1.3.3 化学热处理
通过化学方法来对工件进行处理就是化学热处理。化学热处理针对的也是工件的表面，但与表面淬火热处理工艺不同的是，它既改变了工件的表层的组织，还改变了表层化学成分。化学热处理分为渗碳工艺、渗氮工艺、渗其他元素工艺和多元共渗，也就是多种元素一起渗入组织[4]。
零件最开始进行的热处理工艺叫预先热处理，它的作用是为了改善零件的加工工艺性能，如退火和正火就可以达到这个要求。而最终热处理是在工艺的最后，它的作用为了提高零件的使用性能，如获得良好综合力学性能，传统工艺中都是使用淬火加高温回火来达到这个要求。
1.4 淬火热处理工艺
淬火工艺是对钢件进行的一种整体热处理工艺，它是热处理中非常重要的一种工艺。钢件经过一段时间的保温，会全部或部分奥氏体化，之后用大于临界冷却的速度冷却到 M s之下（或者 M s周围温度）进行贝氏体（或马氏体）转变的热处理工艺[5]。淬火热处理工艺后，可以有效提高工件的强度和硬度，耐磨性也有一定的提升。奥氏体化后进行马氏体转变就是淬火工艺的实质。淬火工艺的确定主要是指确定加热温度和加热时间，此外还要确定加热方式和选择介质等。淬火热处理中的加热时间通常是指工件升温时间和保温时间加在一起的时间。影响加热时间的因素很多，例如钢的成分、加热介质、工件的形状及尺寸、炉内的温度、装炉方式及装炉量等。因此，要能使工件获得马氏体组织，需要根据结合钢过冷奥氏体的转变规律，制定合理的淬火冷却速度。矿物油是常用的淬火冷却介质，它在低温区的冷却速度很小，比水小很多，这个特点可以显著降低淬火工件的组织应力本文来自辣)文,论(文'网，
毕业论文 www.751com.cn 加7位QQ324_9114找源文，减小工件变形，使工件的开裂的倾向变低。但矿物油也有缺点，它的缺点就是是，矿物油在高温区的冷却速度也比较小，所以油在过冷奥氏体比较稳定的合金钢中应用比较广泛。选择合适的淬火方法可以获得生产中所需的淬火组织和优质的机械性能，还可以尽量减小淬火应力，使工件变形的可能性减小，避免工件开裂倾向的产生。目前经常使用的淬火方法有四种，有单液淬火法和双液淬火法，分级淬火法，还有等温淬火法[6]这里由于其与本次实验并不相关，所以不做赘述。
钢件淬火时由于从表至里冷却速度减小，使得冷却速度大于 的表层获得马氏体，形成淬硬层，从表面到心部马氏体量越来越少，硬度逐渐降低。淬透性即是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。它是钢的主要热处理性能。淬透性是钢材的固有属性，它主要取决于淬火临界冷却速度。临界冷却速度越小，过冷奥氏体越稳定，钢的淬透性也就越好。影响淬透性的主要因素有三个因素，第一个因素是碳和合金元素。凡使C曲线右移的元素将降低淬火临界冷却速度，从而提高了淬透性；第二个因素是奥氏体化温度。提高奥氏体化温度，将使奥氏体晶粒长大，成分均匀从而降低了珠光体的形核率，降低钢的临界冷却速度，导致淬透性增加；第三个因素是钢中未溶第二相粒子。钢中未溶入奥氏体的碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可以成为奥氏体分解的非自发核心，使临界冷却速度增大，降低淬透性[7]。淬透性的大小可用钢在一定条件下淬火所获得的淬硬层深度来表示。通常评定是否淬透是以心部能不能达到50%马氏体加50%非马氏体组织应具有的硬度为标准。半马氏体组织的硬度主要取决于含碳量。一般认为，如果工件的中心在淬火后获得了50%以上的马氏体，则它可被认为已淬透。
1.5高温淬火热处理工艺
采用常规热处理零件产生会产生裂纹，其原因,是由于在830℃ 左右进行淬火加热时零件台阶处、表层和心部都是奥氏体组织, 这些组织在冷却过程中零件表层及台阶处先冷却至 Ms 点以下温度并发生马氏体转变, 在进一步冷却时，心部部分奥氏体才发生马氏体转变。由于零件台阶处、表层和心部部分奥氏体向马氏体转变的先后不同, 造成了零件表层和心部的膨胀的不同时, 亦即当台阶、表层已转变成一个完整的马氏体外壳时,心部组织才开始进行马氏体转变, 此时心部形成马氏体组织所引起的膨胀会受到来自台阶处及表层的阻碍, 使心部受到压应力的作用, 而台阶处及表层受到拉应力作用。由于马氏体组织的塑性较低, 台阶处壁较薄, 当台阶处产生的拉应力值超过其抗拉强度时,就会产生裂纹。从实际观察到的零件裂纹情况可以发现台阶处的直径尺寸明显较小, 与试验分析一致。同时, 在采用常规热处理时, 零件淬火加热后的组织全部为奥氏体, 强度较低, 当零件从加热炉内移至淬火槽的淬火过程中, 难免会由于零件自重及工人操作的不规范等原因引起零件较大的变形[8]。
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