钢常用表面淬火方法

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表面淬火的目的在于获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍然保持原有的良好韧性,常用于机床主轴,齿轮,发动机的曲轴等。表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热,使钢件表面很快到淬火的温度,在热量来不及穿到工件心部就立即冷却,实现局部淬火。常用的表面淬火的方法有感应加热表面处理和火焰加热表面淬火,他们有着各自的特点。

⑴感应加热表面淬火

用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度,并立即喷水冷却的操作方法。适用于含碳0.4%~0.5%的中碳钢和中碳合金钢,如40, 40Cr。

感应加热表面淬火示意图

感应加热的淬火工件的常用工艺路线为:

锻造→退火或正火→粗加工→调质或正火→精加工→感应加热淬火→低温回火→磨削。

常用感应加热方法的种类、特性及应用

与普通加热淬火相比,感应加热表面淬火有以下特点:

①由于感应加热速度极快,钢的奥氏体化温度明显升高,奥氏体化时间显著缩短,即奥氏体化是短时间内在一个很宽的温度范围内完成的。

②感应加热速度快、时间短,工件一般不会发生氧化和脱碳;同时由于芯部未被加热,淬火变形小。

③表面淬火后,不仅工件表层强度高,而且由于马氏体转变产生的体积膨胀,在工件表层造成了有利的残余压应力,从而有效地提高了工件的疲劳强度并降低了缺口敏感性。

④由于感应加热时间短、过热度大,使得奥氏体形核多,且不易长大,因此淬火后表面得到细小的隐晶马氏体,硬度比普通淬火的高2-3HRC,韧性也明显提高。

⑤淬硬层深度易于控制,淬火操作也易实现机械化和自动化,但设备较昂贵,主要用于大批量生产。

⑵火焰加热表面淬火

火焰加热表面淬火就是利用氧-乙炔(或其他可燃气)火焰对零件表面进行加热,使其奥氏体化并淬火冷却的工艺。供给表面的热量>表面传给心部+散失的热量→表面淬火。适用于含碳0.35%~0.7%的中碳钢和中碳合金钢,如45, 40Cr。

火焰加热表面淬火示意图

火焰加热表面淬火优点 

①设备简单、使用方便、成本低; 

②不受工件体积大小的限制,可灵活移动使用; 

③淬火后表面清洁,无氧化、脱碳现象,变形也小;

火焰加热表面淬火缺点 

①表面容易过热; 

②较难得到小于2mm的淬硬层深度,只适用于火焰喷射方便的表层上;   

③采用的混合气体有爆炸危险 。