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标准与技术

加工工艺之间的组合与复合热处理

发布时间:2018-02-13   来源:易紧通整理  
  为了提高加工零件的质量,降低其制造成本,有时还可以把两种或几种加工工艺组合在一起,构成复合的加工工艺。如最古老的锻后余热淬火,利用锻造以后工件温度还处于高于Ar点状态下进行淬火,使锻造和淬火结合在一起,如钳工用的凿子、手用工具等古老制造工艺就是如此。在第12章介绍的形变热处理工艺,就是将相变强化与形变强化结合起来的新工艺,不仅可以缩短工艺流程,节省能源,还提高了机器零件的使用性能。

  其他如锻造与淬火工艺的结合,锻造与化学热处理的结合,等等,都是根据特定条件所发展起来的组合工艺。

  为了充分发挥不同化学热处理方法所获得渗层的特点,以及各种热处理方法所能达到的优良性能,发展了对工件施加两种以上的化学热处理,或者化学热处理与其他热处理工艺结合的新工艺,称为复合热处理。至今出现的复合热处理方法很多,这里仅介绍其中几种。

  对于高碳钢工件,在渗氮后再加以整体(淬透)淬火,可以获得高硬度、高疲劳极限、高耐磨性及良好的抗腐蚀性能,首先在轴承钢上得到了应用。应用这种处理方法,可以在整体淬火情况下,在工件表面获得残余压应力。例如GCrl5轴承零件进行渗氮淬火,可在0.1mm左右深度范围内获得高达约294MPa的压应力,使轴承寿命提高2~3倍。

  渗氮与淬火相结合的工艺一般有两种方式:

  (1)先在500~700℃范围内渗氮,然后在中性介质或吸热性气氛中加热淬火、冷处理、低温回火;

  (2)在含有活性氮原子的气氛中加热,同时渗氮,然后淬火冷却、冷处理,低温回火。

  由于高碳钢表面渗氮,使表层(渗层)的马氏体点降低。因而当其淬火冷却时,先在心部发生马氏体转变,然后才在表面发生马氏体转变,在表面产生了残余压应力。

  采用525%、NH3分解率15%~25%、5h,加565℃、NH3分解率83%~86%。5h的双程渗氮,在成分为40%H2、2O%CO、40%N2的保护气氛中淬火加热,淬油、冷处理、160℃回火1h的工艺可得渗层深度大于0.5mm的压应力分布。

  轴承钢渗氮淬火后,在心部硬度为750HV50情况下,可得1100HV50的表面硬度。渗氮淬火可提高高碳钢的干摩擦耐磨性,如T12钢,在550℃渗氮4~26h,然后淬火,低温回火,耐磨性提高2倍。

  渗氮加高频加热表面淬火

  渗氮后进行感应加热表面淬火,可以使渗氮时的白亮层消失,获得细小含氮马氏体,得到比渗氮或高频淬火单项处理更高的表面硬度、更深的硬化层,而且具有较高的疲劳强度、耐磨蚀等综合性能。

图14-9 40CrNiMo钢不同处理后的疲劳性能
  1—渗氮;2—渗氮+高频淬火;3—高频淬火

  图14-9为40CrNiMo钢经529℃、NH3分解率25%~35%、9h加上529℃,NH3分解率65%~75%、46h渗氮再加300kHz,850~920℃高频加热淬火与单项同规程渗氮或高频淬火的疲劳性能比较。从图14-9可看到复合处理的疲劳强度低于单一渗氮而高于单一高频淬火,测量三种工艺的表面硬度为:渗氮49HRC、高频淬火65HRC、渗氮+高频淬火为68HRC。可见当同时要求疲劳强度及较高的表面硬度时渗氮+高频淬火的复合热处理为最好。

  渗碳加高频淬火

  对齿轮应用这种工艺可以得到沿齿廓分布的硬化层,变形也比渗碳淬火的小。渗碳后的齿轮高频淬火时应采用透热淬火。其齿根渗碳层的温度也应达到淬火温度,淬火加热温度不宜过高,各部分温差不应过大,感应加热后宜用较缓和的冷却介质,以防产生淬火裂纹。

  为了进一步提高渗碳件的耐磨性,可以采用渗碳淬火再加低温渗硫相结合的工艺。低温渗硫的温度为180℃左右,恰好是渗碳淬火后低温回火的温度。因而不影响渗碳件其他机械性能,而渗碳层表面形成了一层Fes层,使摩擦系数减小,提高了渗碳表面的耐磨性。
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