3．6 热处理新技术简介（课件）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步教学（高教版第三版）

热处理新工艺简介 金属加工基础与实训 形变热处理 Part 01 真空热处理 Part 02 可控气氛热处理 Part 03 激光热处理 Part 04 电子束淬火 Part 05 气相沉积 Part 06 计算机在热处理中的应用 Part 07 CONTENT 目 录 形变热处理 一、形变热处理 形变热处理是将塑性变形和热处理结合，以提高工件力学性能的复合工艺。工件经形变热处理后可以获得形变强化和相变强化的综合效果。这种工艺既可提高钢的强度，改善其塑性和韧性，又可节能，因此在生产中得到了广泛应用。例如，将钢加热至A3以上（图1），获得奥氏体组织，保持一定时间后进行形变，立即淬火，可获得马氏体组织，然后在适当温度回火后可获得很高的韧性。 钢件形变热处理后一般强度可提高10%~30%，塑性可提高40%~50%，冲击韧性可提高1~2倍，并使钢件具有高抗脆断能力。该工艺广泛用于结构钢、工具钢工件，用于工件锻后余热淬火、热轧淬火等工艺。 一、形变热处理 图1 形变热处理示意图 真空热处理 真空热处理 在低于1×105Pa的环境中加热的热处理工艺称为真空热处理，包括真空退火、真空淬火、真空回火及真空渗碳等。真空热处理可以避免或减少工件发生氧化、脱碳等现象，可以实现光亮处理。真空热处理的特点是： ①热处理变形小。因为真空加热缓慢而且均匀，故热处理变形小。 ②提高工件表面力学性能，延长工件使用寿命。 ③节省能源，减少污染，劳动条件好。 ④真空热处理设备造价较高，目前多用于工模具、精密零件的热处理。 可控气氛热处理 可控气氛热处理 为了达到无氧化、无脱碳或按要求增碳的目的，工件在炉气成分可控的加热炉中进行的热处理称为可控气氛热处理。它的主要目的是减少或防止工件加热时的氧化和脱碳，提高工件尺寸精度和表面质量，节约钢材，控制渗碳层的碳的质量分数，还可使脱碳工件重新复碳。 可控气氛热处理设备通常由制备可控气氛的发生器和进行热处理的加热炉两部分组成。目前应用较多的气氛是吸热式气氛、放热式气氛及滴注式气氛等。 可控气氛热处理 穿透渗碳处理 某些形状复杂且要求高弹性或高强度的工件，如果用高碳钢制造，则加工难度较大，而用低碳钢冲压成形后再进行穿透渗碳处理，就可获得高碳钢的性能，这样就可以代替高碳钢，革新某些零件的加工流程。 拓展知识 激光热处理 激光热处理 激光是一种具有极高能量密度、高亮度、高单色性和高方向性的光源。利用激光作为热源的热处理称为激光热处理，其中应用最多的是激光淬火。激光淬火是以激光作为热源，以极快的速度加热工件的自冷淬火工艺。目前激光淬火广泛应用于汽车制造，如内燃机缸套、曲轴、活塞环、换向器及齿轮等零部件的表面淬火等。 激光淬火具有工件处理质量高、表面光洁、变形极小、无工业污染和易于实现自动化的特点。激光淬火适用于各种复杂工件的表面淬火，还可以进行工件局部表面的合金化处理等。但是，激光器价格昂贵，生产成本较高，故其应用受到一定限制。另外，激光淬火生产过程不够安全，容易对人的眼睛造成伤害，操作时要注意安全。 电子束淬火 电子束淬火 电子束淬火是以电子束作为热源，以极快的速度加热工件的自冷淬火工艺。电子束的能量远高于激光，而且其能量利用率也高于激光热处理，可达80%。 此外，电子束表面淬火质量高，淬火过程中工件基体性能几乎不受影响，因此是很有前途的热处理新技术。 电子束淬火 实践与思考 1.为什么工件渗氮后不需要进行淬火？渗氮工艺主要应用于哪些零件？ 2.为什么真空热处理可以避免或减少工件发生氧化和脱碳现象？ 电子束淬火 通过学习钢的热处理知识，深刻地认识到热处理的本质其实是借助加热、保温和冷却三个基本阶段完成工件的整个热处理过程。 但是，由于加热温度、保温时间以及冷却速度三个工艺参数的不同（或它们之间的相互组合不同），所以就形成了退火、正火、淬火及回火等不同的热处理工艺，最终使工件获得不同的显微组织和性能，从而满足工件的不同显微组织要求和性能要求。 拓展知识 电子束淬火 例如，T10钢件经球化退火后可获得球状珠光体组织（图1a），硬度适中，有利于切削加工，可为最终热处理（如淬火）获得良好的组织状态。 图1 T10钢件经球化退火和淬火后的显微组织 T10钢件经淬火后可获得针状马氏体组织（图1b），但该显微组织硬度高、脆性大、残余应力大，工件易开裂。因此，淬火工件需要进行适当的低温回火。淬火工件经过低温回火后可获得回火马氏体组织，合理地降低了硬度，减少了残余应力，降低了脆性，提高了韧性，最终可使T10钢件达到所需要的性能。 17 气相沉积 一、气相沉积概述 气相沉积技术是指从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种新型表面镀膜技术。 根据使用的原理不同，可分为化学气相沉积及物理气相沉积两大类。 气相沉积能够在基材表面生成硬质耐磨层、