钢的热处理技术

【摘 要】在如今高速发展的社会生活中,钢是我们不可或缺的材料,为了达到人们预想的性能和要求,在这方面有很多研究.其中钢的热处理占了举足轻重的地位,对钢的热处理的研究不仅可以提高零件机械性能和表面质量,节约能源,降低成本,提高经济效益,以及减少或者防止环境污染等,为了这些,现今发展了了许多热处理新技术,新工艺.

【关 键 词】钢；热处理；机械性能；表面质量；新技术

一、可控气氛热处理

在炉气成分可控制的炉内进行的热处理称为可控气氛热处理.可控气氛热处理的应用有一系列技术和许多经济优点：能减少和避免钢件在热处理过程中氧化和脱碳,节约钢材,提高工件质量；可实现光亮热处理,保证工件的尺寸精度；可进行控制表面碳浓度的渗碳和碳氮共渗,可使已脱碳的工件表面复碳；等等.（1）吸热式气氛.燃料气（天然气,城市煤气,丙烷）按一定比例与空气混合后,通入发生器进行加热,在触媒的作用下,经吸热而制成的气体称为吸热式气氛.吸热式气氛主要用作渗碳气氛和高碳钢的保护气氛.（2）放热式气氛.燃料气靠自身的燃烧反应而制成的气体,由于反应时放出的大量的热量,故称作为放热式气氛.它是所有制备气氛中最便宜的一种,主要用于防止加热时的氧化,如低碳钢的光亮退火,中碳钢小件的光亮淬火等.（3）滴注式气氛.用液体有机化合物滴入热处理炉内所得到的气氛称为滴注式气氛.它主要用于渗碳、碳氮共渗、软氮化、保护气氛淬火和退火等.

二、真空热处理

在真空中进行的热处理称为真空热处理.它包括真空淬火、真空退火、真空回火、和真空化学热处理等.真空热处理的效果：可以减少变形,在真空中加热,升温速度很慢,工件变形小；可以净化表面,在高真空中,表面的氧化物、油污发生分解,工件可得光亮的表面,提高耐磨性、疲劳强度,防止工件表面氧化；脱气作业,与利于改善钢的韧性,提高工.一是真空退火,真空淬火有避免氧化、脱碳和去气、脱脂的作用,除了钢、铜及其合金外,还可用于处理一些与气体亲和力较强的金属,如钛,铌等.二是真空淬火,真空淬火已大量用于各种渗碳钢、合金工具钢、高速钢和不锈钢的淬火,以及各种时效合金,硬磁合金的固溶处理.三是真空渗碳.真空渗碳也叫低压渗碳,是近年来在高温渗碳和真空淬火的基础上发展起来的一项新工艺.在普通渗碳相比有许多优点；可显著缩短渗碳周期,减少渗碳气体的消耗,能精确控制工件表层的碳浓度、浓度梯度和有效渗碳层深度,不形成反常组织和发生晶间氧化,工件表面光亮,基本上不造成环境污染,并可显著改善劳动条件等等.

三、离子渗扩热处理

离子渗扩在离子炉中进行.把严格清洗过的工件置于真空内的阴极盘上,阴极盘接直流电源的负极；真空室壳和炉底板接直流电源正极并接地.用真空泵将真空室抽至一定的真空度,通入一定成分的介质.当在阴、阳极间加高压直流电至一定电压时,炉内出现辉光放电现象,介质气体被电离,正离子轰击工件表面,渗入并扩散到工件表面,形成化合物或固溶体.提高了零件的耐磨性、耐疲劳性或耐腐蚀性.

四、形变热处理

形变强化和热处理强化都是金属及合金最基本的强化方法.将塑性变形和热处理有机结合起来,以提高材料机械性能的复合热处理工艺,称为形变热处理.（1）高温形变热处理.高温形变热处理是将钢加热到稳定的奥氏体区域,进行塑性变形,然后立即淬火和回火.高温变形热处理和普通热处理相比,不但能提高钢的强度,而且能显著提高钢的塑性和韧性,使钢的综合机械性能能得到明显的改善.另外,由于钢件表面有较大的残余应力,还可使疲劳强度显著提高.高温形变热处理对钢材无特殊要求,可将锻造和轧制同热处理结合起来,省去重新加热过程,从而节约能源,减少材料的氧化、脱碳和变形,且不要求大功率设备,生产上容易实现,所以这种处理得到了较快的发展.（2）中温形变热处理.中温形变热处理是将钢加热到稳定的奥氏体状态后,迅速冷却到过冷奥氏体的压稳区进行塑性变形,然后淬火和回火.具体工艺参数根据钢种性能要求的不同有所差异.淬透性好的中碳合金钢经中温形变热处理后,可大大提高强度,而不降低塑性,甚至略有提高.此外,还可提高钢的回火稳定性和疲劳强度.

五、激光加热表面淬火

激光加热表面淬火是利用高能量密度的激光束扫描工件表面,将其迅速加热到钢的相变点以上,然后依靠零件本身的传热,来实现快速冷却淬火.

真空热处理、离子渗扩热处、激光加热表面淬火等新的热处理技术节省能源,对环境无污染,可称为绿色热处理技术.当前,能源和环境问题已日益受到人们的重视.因此改造传统热处理工艺,发展和推广这些新技术、新工艺,是贯彻可持续发展战略方针的重要技术措施.