专题五 表面热处理化学热处理和热处理新技术与新工艺（教案）-四川省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题五. 表面热处理，化学热处理和热处理新技术与新工艺（教案） 《金属加工基础》机工版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解表面热处理的基本原理和方法，包括淬火、渗碳等常见工艺，并能说明其在材料改性中的应用； 2.掌握化学热处理的原理与流程，了解不同化学处理方法对材料性能的影响； 3.熟悉热处理新技术与新工艺的发展趋势，包括激光处理、等离子体处理等，能够评价其在工业应用中的优势与局限性。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 重点一表面热处理 表面热处理是为了改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。例如，齿轮、花键轴、活塞销、凸轮等零件的表面所受到的应力和磨损比心部高，这就要求其表面具有高硬度、高耐磨性、高耐蚀性和高抗疲劳性，而心部具备较好的塑性和韧性以承受载荷作用。 2.表面淬火和回火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。它是最常用的表面热处理工艺之一，其目的是使工件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，以提高其在扭转、弯曲、循环应力或在摩擦、冲击、接触应力等工作条件下的使用寿命。 （1）感应淬火 感应淬火是利用感应电流通过工件时所产生的热效应，对工件表面、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺，如图3-11所示。感应火时，工件表面的加热深度主要 取决于交流电流频率，生产上可通过调整交流电流频率获得不同的硬层深 度。根据交流电流频率的不同，感应淬火分为高频感应淬火、中频感应淬 火和工频感应淬火三类。 感应淬火具有工件加热速度快、时间短(只有几秒钟)，变形小，基本无氧 化和无脱碳等特点;经感应淬火后，可以有效地提高工件的疲劳强度:其生 产率高，易实现机械化、自动化，适于大批量生产。 （2）火焰淬火 火焰淬火是利用氧乙炔或其他可燃气体(如煤气、天然气)燃烧的火焰对工件表层进行加热，随之快速冷却的淬火工艺，如图3-12所示。火焰淬火的淬硬层深度一般为2~6mm，如果淬硬层太深，容易导致工件表面产生过热，甚至产生过量的变形与裂纹。火焰火操作简便，不需要专用设备，生产成本低，但其质量不稳定，生产率低，主要用于单件或小批量生产各种齿轮、轴、轧辊、机床导轨等。 重点二 气相沉积 气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程改变工件表面成分，在工件表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层的表面处理技术。气相沉积的目的主要是提高工件的耐磨性、耐蚀性、抗咬合性、抗氧化性，得到低的摩擦因数及特殊的物理化学性能等。气相沉积按照过程的本质可分为化学气相沉积和物理气相积。 重点三 化学热处理 化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗人工件表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。与表面火相比，化学热处理的特点是不仅改变表层的组织，而且改变表层的化学成分。化学热处理由分解、吸收和扩散三个基本过程组成。 分解是指渗人介质在高温下通过化学反应进行分解，形成渗人元素的活性原子;吸收是指渗人元素的活性原子被钢件表面吸附，进入钢件内形成固溶体或化合物;扩散是指被吸附的渗入原子由工件表层逐渐向内扩散，形成一定深度的扩散层。 化学热处理方法主要有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硅、渗金属等。 （1）渗碳 渗碳是为了提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗人的化学热处理工艺。渗碳层的深度一般为0.5~2.5mm,碳的质量分数一般控制在 w。=1%左右。 （2）渗氮 渗氨是在一定温度下于一定渗氮介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。目前常用的渗氦方法主要有气体渗氮和离子渗氮两种。渗氮介质有无水氨气、氨气与氢气、氨气与氮气。渗氮层深度一般为0.6~0.7mm。常用渗氮钢有38CrMoAIA、38CrWVA、25 CrNi3 MoA1 等。 5.热处理新技术与新工艺 随着科学技术的发展，为了进一步提高零件的性能和质量，达到节省能源，降低生产成本，提高自动化程度，减少环境污染等目的，科技人员开发出了一些成熟的热处理新技术和新工艺，如清洁热处理、精密热处理、真空热处理、可控气氛热处理、形变热处理、电解热处理、离子化学热处理、激光淬火、电子東淬火等。 （1)洁热处理 清洁热处理是在整个热处理过程中实现少污染或无污染产生，以及没有有毒、有害物质排放的热处理。传统的热处理过程会产生废水、废气、废盐、有毒物、粉尘、电磁波和噪声等污染。 (2)精密热处理 精密热处理是严格控制热处理产品质量的热处理。 (3）真空热处理 真空热处理是在低于一个大气压(一般是10-~10-Pa)的环境中进行的热处理。 （4）形变热处理 形变热处理是将塑性变形与热处理工艺有机结合，获得形变强化和相变强化综合效果的复合热处理工艺，如工件锻后余热淬火、热轧淬火等。 （5）形变热处理 形变