专题六 化学热处理及热处理新技术与新工艺（教案）-山东省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题六. 化学热处理及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. 理解化学热处理的基本原理，包括渗碳和渗氮过程。 2. 掌握热处理新技术与新工艺的分类和基本特点，如清洁热处理、精密热处理等。 3. 能够解释真空热处理、形变热处理、电解热处理等技术的原理和应用。 4. 熟悉激光淬火、电子束淬火等高级热处理方法的工艺特点和优缺点。 5. 理解离子化学热处理的原理及其在材料改性中的应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、化学热处理 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，使碳原子渗入的化学热处理工艺。渗碳层的深度一般为0.5~2.5mm，碳的质量分数一般控制在wc=1%左右。渗碳所用的钢种一般是碳的质量分数为0.10%~0.25%的低碳钢和低合金钢，如15钢、20钢、20Cr钢、20CrMnTi钢、20CrMnMo钢等。工件经渗碳后，其表面硬度和耐磨性等并不能达到技术要求，还需要进行淬火和低温回火，才能使工件表面获得高硬度(56~64HRC)、高耐磨性和高疲劳强度，而心部仍保持一定的强度和良好的韧性。渗碳工艺被广泛用于要求表面硬而心部韧的工件，如齿轮、凸轮轴、活塞销、铁道车辆滚动轴承、模具、量具等。根据渗碳介质物理状态的不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳，其中气体渗碳应用最广泛。气体渗碳是将工件置于气体渗碳介质(甲烷、内烧、煤油、内丽、中醇、大然气等厂中进行惨恢的工艺。它是将工件放入密封的加热炉中(如井式气体渗碳炉)，通入气体渗碳剂进行渗碳的，如图3-15所示。渗碳时，渗碳剂在炉内高温(920~930℃)的作用下分解出的活性碳原子被工件表面吸收，通过碳原子的扩散最终在工件表面形成一定深度的渗碳层。渗碳时间可根据工件所要求的渗碳层深度来确定。生产中一般按每小时渗0.2~0.25mm的速度进行估算。实际生产中，常用检验试棒来确定渗碳的时间的长短。一般气体渗碳的时间在8h左右，固体渗碳的时间在10h左右。 2.渗氮 渗氮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。目前常用的渗氮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、25CrNi3MoAl等。渗氮广泛用于处理各种高速传动的精密齿轮、精密模具、高精度机床主轴与丝杠、受循环应力作用要求具有高疲劳强度的零件(如高速柴油机曲轴)，以及要求变形小和具有一定耐热、耐蚀能力的耐磨零件(如阀门)等。但是渗氮层薄而脆，不能承受较大的冲击和振动，而且渗氮工艺周期长(气体渗氮一般需要70h，离子渗氮约需17h)，生产成本较高。钢件渗氮后一般不需进行热处理(如淬火)，渗氮后的表面硬度可达68~72HRC。对于零件上不需要渗氮的部分可以采用镀锡或镀铜进行保护，也可以预留1mm的加工余量，在渗氮后磨去。 二、热处理新技术与新工艺 1.清洁热处理 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。清洁热处理则可以最大限度地避免产生上述污染，并且可实现机械化生产，减轻劳动强度。 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。它的主要优点是：第一，能够准确预测零件热处理后的组织、性能和残留应力、形状和尺寸等；第二，能够自动优选工艺，分析其他工序对热处理结果的影响，合理控制各种工艺，使热处理变形和质量的分散度减小到最小程度。精密热处理技术主要包括热处理信息技术、热处理传感技术和热处理计算机技术。 3.真空热处理 真空热处理是在低于一个大气压(一般是10-1~10-1Pa)的环境中进行的热处理。它包括真空退火、真空淬火、真空回火、真空渗碳等。真空热处理的特点是：工件变形小；可以避免氧化、脱碳，实现光亮处理和提高工件表面的疲劳强度；节约能源，污染小，劳动条件好；真空热处理设备造价较高，主要用于处理工模具、精密零件和特殊零件。 4.可控气氛热处理 可控气氛热处理是在炉气成分可控制在预定范围内的热处理炉中进行的热处理。它的主要目的是减少和防止工件加热时的氧化和脱碳，提高工件的尺寸精度和表面质量。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。 5.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。这种工艺既可提高钢的强度，改善其塑性和韧性，又可节能，广泛用于由结构钢和工具钢制作的工件。 6.电解热处理 电解热处