冶金教程3表面处理.pptx
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1、23/09/20241/41INDEX 索引索引 1 Heat treatments of steels 钢的热处理钢的热处理 -Annealing 退火退火 -Normalizing 正火正火 -Quenching 淬火淬火 -Tempering 回火回火 -Stress Relieving 应力消除应力消除 2 Surface Thermo Chemical Treatments of steels 钢的表面热钢的表面热-化学处理化学处理 -Case Hardening 表面硬化表面硬化 -Nitriding 滲氮 3-Protection Surface Treatments of st
2、eels 钢的表面保护处理钢的表面保护处理 -Phosphating 磷化磷化 -Zinc Plating (Galvanizing)and Dacromet 镀锌与镀锌与 Dacromet -Chrome Plating 镀铬镀铬23/09/20242/41Heat Treatment of Steels 钢的热处理钢的热处理1-ANNEALING 退火退火 Ferrite and Pearlite(globular)铁素体与珠光体铁素体与珠光体(球状球状)2-NORMALIZING 正火正火 Ferrite and Pearlite(lamellar)铁素体与珠光体铁素体与珠光体(薄片状薄
3、片状)3 QUENCHING(Hardening)淬火淬火(淬水淬水)Martensite,Bainite 马氏体,贝氏体马氏体,贝氏体4-TEMPERING 回火回火 Tempering Martensite(Sorbite)马氏体回火马氏体回火(富氮碳钛矿富氮碳钛矿)5 STRESS RELIEVING 消除应力消除应力 Martensite 马氏体马氏体6 SURFACE HARDENING(Quenching+Tempering+Surface Quenching+Stress Relieving)表面硬化表面硬化(淬火淬火+回火回火+表面淬火表面淬火+消除应力消除应力)7 DIFFU
4、SION THERMO CHEMICAL TREATMENTS(Case Hardening,Nitriding)渗透热渗透热-化学处理化学处理(表面硬化与渗氮表面硬化与渗氮)23/09/20243/41Heat Treatment of Steels 钢的热处理钢的热处理TimeTemperature C 温度温度AC3AC1g ga a+g ga aNormalizing正火正火Quenching淬火淬火MSTempering 回火回火Annealing退火退火Stress Relieving消除应力消除应力23/09/20244/41Heat Treatments of Steels钢的
5、热处理钢的热处理TimeTemperature CAC3AC1g ga a+g ga aMSMFQuenching+Tempering 淬火淬火+回火回火23/09/20245/41Heat Treatments of Steels 钢的热处理钢的热处理Steel 38NiCrMo4 钢钢38NiCrMo4 Workmanship annealing:工艺退火工艺退火-austenitizing 850C for 1 hour,furnace cooling.奥氏体化奥氏体化 850 C 一个小时,炉冷一个小时,炉冷Microstructure:Ferrite-Pearlite with gl
6、obular pearlite 显微组织:铁素体显微组织:铁素体-球状珠光体球状珠光体Brinell Hardness HB=180布氏硬度布氏硬度 HB=180Ultimate Strength R=635 N/mm2 极限强度极限强度 R=635 N/mm2 23/09/20246/41Heat Treatments of Steels 钢的热处理钢的热处理Steel 38NiCrMo4Normalized:austenitizing 860C for 30,air cooling(out of furnace)正火:奥氏体化正火:奥氏体化 860 C 30分钟,空冷分钟,空冷(在炉外在炉
7、外)Microstructure:Ferrite-Pearlite with lamellar pearlite.显微组织:铁素体显微组织:铁素体-薄片状珠光体。薄片状珠光体。Rockwell Hardness HRC=20洛氏硬度洛氏硬度 HRC=20Ultimate Strength R=770 N/mm2 极限强度极限强度 R=770 N/mm2Yield Strength RS=600 N/mm2A5=20%屈服强度屈服强度 RS=600 N/mm2A5=20%Toughness KCU=200 Joules韧性韧性/刚性刚性 KCU=200 Joules23/09/20247/41H
8、eat Treatment of Steels 钢的热处理钢的热处理Steel 38NiCrMo4Quenching:austenitizing 860C for 30,oil cooling淬火:奥氏体化淬火:奥氏体化860 C 30分钟,油冷分钟,油冷Microstructure:Acicular Martensite.显微组织:针状奥氏体显微组织:针状奥氏体Rockwell Hardness HRC=55洛氏硬度洛氏硬度 HRC=55Ultimate strength R=1980 N/mm2极限强度极限强度 R=1980 N/mm2Yield strength RS=N.D.A%=N.
9、D 屈服强度屈服强度 RS=N.D.A%=N.DKCU=N.D.23/09/20248/41Heat Treatments of steels 钢的热处理钢的热处理Steel 38NiCrMo4Quenching:austenitizing 860C for 30,salt bath at 330C for 1 hour,air cooling淬火:奥氏体化淬火:奥氏体化 860 C 30 分钟,分钟,在在330 C 盐浴一个小时,盐浴一个小时,空冷空冷Microstructure:Bainite显微组织:贝氏体显微组织:贝氏体Rockwell Hardness HRC=42洛氏硬度洛氏硬度
10、HRC=42Ultimate Strength R=1347 N/mm2 极限强度极限强度 R=1347 N/mm2Yield Strength RS=1200 N/mm2A5=15%屈服强度屈服强度 RS=1200 N/mm2A5=15%KCU=130 Joules23/09/20249/41Heat Treatment of steels 钢的热处理钢的热处理Steel 38NiCrMo4Quenching:austenitizing 860C for 30,oil cooling淬火:淬火:奥氏体化奥氏体化 860 C 30分钟,油冷分钟,油冷Stress relieving:200C
11、for 2 hours消除应力:消除应力:200C 达达2个小时个小时Microstructure:Acicular Martensite 显微组织:针尖状马氏体显微组织:针尖状马氏体Rockwell Hardness HRC=52洛氏硬度洛氏硬度 HRC=52Ultimate strength R=1820 N/mm2 极限强度极限强度 R=1820 N/mm2Yield Strength RS=1550 N/mm2A5=8%屈服强度屈服强度 RS=1550 N/mm2A5=8%KCU=30 Joules23/09/202410/41Heat Treatment of steels 钢的热处
12、理钢的热处理Steel 38NiCrMo4Quenching:austenitizing 860C for 30,oil cooling.淬火:奥氏体化淬火:奥氏体化 860 C 达达30分钟,油冷分钟,油冷Tempering:600C for 2 hours回火回火600 C达达2小时小时 Microstructure:Tempered Martensite (Sorbite).显微组织:显微组织:回火马氏体回火马氏体(富氮碳钛矿富氮碳钛矿)Rockwell Hardness HRC=32洛氏硬度洛氏硬度 HRC=32 Ultimate Strength R=1050 N/mm2 极限强度极
13、限强度 R=1050 N/mm2Yield Strength RS=900 N/mm2A5=14%屈服强度屈服强度 RS=900 N/mm2A5=14%KCU=120 Joules23/09/202411/41Heat Treatment of steels 钢的热处理钢的热处理23/09/202412/41Heat Treatments of steels 钢的热处理钢的热处理23/09/202413/41Heat Treatments of steels 钢的热处理钢的热处理23/09/202414/41Heat Treatments of steels 钢的热处理钢的热处理23/09/2
14、02415/41Heat Treatments of steels 钢的热处理钢的热处理23/09/202416/41Surface Hardening 表面处理表面处理Surface hardening(induction hardening)on crankshaft对曲轴的表面处理对曲轴的表面处理(感应淬水感应淬水)23/09/202417/41 DIFFUSION THERMO CHEMICAL TREATMENTS 渗透热化学处理渗透热化学处理With the diffusion thermo chemical treatment is obtained the modificati
15、on of the superficial characteristics of a material by the diffusion(trough the surface)of an alloying element.For the steels the more diffused treatments are the Case Hardening and the Nit riding.通过渗透通过渗透(经表层经表层)合金元素而改善材料的表面特性,这就被称为渗透热化学处理。对于钢来说,渗透力较合金元素而改善材料的表面特性,这就被称为渗透热化学处理。对于钢来说,渗透力较为明显的是表面硬化为明
16、显的是表面硬化(渗碳渗碳)以及渗氮。以及渗氮。1-Case Hardening:表面硬化表面硬化(渗碳渗碳)Solid Case Hardening(into a box)固体表面硬化固体表面硬化(在箱子中在箱子中)(固体渗碳固体渗碳)Liquid Case Hardening 液体表面硬化液体表面硬化 (液体渗碳液体渗碳)Gas Case Hardening 气体表面硬化气体表面硬化 (气体渗碳气体渗碳)2-Nitriding:渗氮渗氮 Gas Nitriding 气体渗氮气体渗氮 Ionic Nitriding 离子渗氮离子渗氮23/09/202418/41Case Hardening 表
17、面硬化表面硬化23/09/202419/41Case Hardening表面硬化表面硬化23/09/202420/41Case Hardening 表面硬化表面硬化23/09/202421/41Case Hardening 表面硬化表面硬化Rocker arms of an engine 4 Strokes 4 Valves:steel 16CrNi4 cemented and chrome plated (white layer).4冲程冲程4 气门的发动机的摇臂:钢气门的发动机的摇臂:钢16CrNi4 接合层与镀铬接合层与镀铬层层(白色层白色层)The cemented layer(dar
18、ker colour)is under of the layer of hard chrome.结合层结合层(较暗色较暗色)处于硬铬层之下处于硬铬层之下At core could be noticed a typical martensitic structure obtainable by quenching a low carbon steel.在芯部可以看到有因低碳钢淬火而产生的典型的马氏体组在芯部可以看到有因低碳钢淬火而产生的典型的马氏体组织。织。x 20023/09/202422/41Case hardening 硬化硬化Rocker arms of an engine 4 Stro
19、kes 4 Valves:steel 16CrNi4 cemented and chrome plated (white layer).4冲程冲程4 气门的发动机的摇臂:钢气门的发动机的摇臂:钢16CrNi4 接合层与镀铬层接合层与镀铬层(白色层白色层)The cemented layer(darker colour)is under of the layer of hard chrome and it shows a crack due to a localized overheating caused by a wrong grinding operation.接合层接合层(较暗色较暗色)
20、处于硬铬层之下处于硬铬层之下.因为磨削而导致局部过热,因为磨削而导致局部过热,造成一道裂痕。造成一道裂痕。The cemented layer appears altered in the superficial side(of darker colour)接合层在表面的一侧似乎改变了接合层在表面的一侧似乎改变了(较深色的较深色的)X 50023/09/202423/41Case hardening 表面硬化表面硬化Case Hardening Steel 16CrNi4 表面硬化钢表面硬化钢16CrNi4 Carburizing:900C for 10 hours,渗碳:渗碳:900 C 1
21、0 个小时个小时Quenching:800C in oil,淬火:淬火:800 C 油淬油淬 Stress relieving:150C for 2 hours.消除应力:消除应力:150C 2小时小时 Air cooling.空冷空冷Surface Hardness HRC=65表面硬度表面硬度 HRC=65Surface Microstructure:thin martensite表面显微组织:表面显微组织:薄的马氏体薄的马氏体23/09/202424/41Case hardening 表面硬化表面硬化Case Hardening Steel 16CrNi4表面硬化表面硬化 钢钢16CrN
22、i4 Same specimen than the precedent photograph but at core除了芯部外,除了芯部外,与之前的图片是一样的样本与之前的图片是一样的样本Core hardness HB=327 (HRC=35)芯部硬度芯部硬度 HB=327 (HRC=35)Microstructure:acicular martensite with ferrite islands 显微组织:含铁素体岛的针状马氏体显微组织:含铁素体岛的针状马氏体23/09/202425/41Case hardening 表面硬度表面硬度Case Hardening Steel 16CrNi
23、4表面硬度表面硬度 钢钢 16CrNi4Material submitted to gas case hardening,汽油表面硬度处理材料汽油表面硬度处理材料quenched in oil from 840C and stress relieved 180 C for 2 hours从从 840C 进行油淬,并且进行油淬,并且180 C 消除应力消除应力2 个小时个小时Surface Hardness HRC=58表面硬度表面硬度 HRC=58Surface Microstructure:Martensite with retained Austenite(5-6%)表面显微组织:残余奥氏
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