化學熱處理技術及應用實例

第1章 化學熱處理概論
1.1有關化學熱處理的基本概念1
1.1.1化學熱處理的定義、分類及特點1
1.1.2化學熱處理的用途及實施先進化學熱處理的意義3
1.1.3化學熱處理發(fā)展的總目標與趨勢5
1.2化學熱處理的基本過程與質量、效果5
1.2.1化學熱處理的基本過程5
1.2.2化學熱處理后的質量及效果7
1.3提高化學熱處理過程速率和質量的途徑8
1.3.1采用新工藝,不斷優(yōu)化化學熱處理技術8
1.3.2稀土元素在化學熱處理中的作用9
1.3.3化學催滲在化學熱處理中的作用9
1.3.4物理催滲在化學熱處理中的作用9
1.3.5可控氣氛化學熱處理14
1.3.6高能束表面強化與高能束化學熱處理的應用17
1.3.7表面噴丸強化對化學熱處理的影響18
1.3.8多元共滲表面強化化學熱處理18
1.3.9積極探索復合化學熱處理(包括復合滲)技術19
1.3.10金屬材料表面自納米化對化學熱處理過程的影響19
1.3.11化學熱處理過程的計算機模擬與智能化20
1.3.12積極研制與開發(fā)加速化學熱處理過程的新型材料21
1.4化學熱處理滲層的組織特征21
1.4.1純金屬滲入單一元素時的滲層組織21
1.4.2金屬合金化學熱處理的滲層組織23
1.4.3影響滲層組織的因素25

第2章 滲碳表面強化及其應用
2.1概述26
2.1.1滲碳特性及對滲碳層的技術要求26
2.1.2滲碳層的測定29
2.1.3滲碳用鋼及其預備熱處理30
2.1.4滲碳介質與碳勢控制31
2.1.5滲碳后的熱處理與滲碳層的組織、性能35
2.2氣體滲碳工藝與設備39
2.2.1井式爐氣體滲碳39
2.2.2密封箱式爐氣體滲碳47
2.2.3連續(xù)爐氣體滲碳53
2.2.4氣體滲碳應用實例及分析53
［實例2.1］20CrMnTiH鋼制汽車變速器齒輪的滲碳表面強化53
［實例2.2］20CrMnTiH鋼制汽車齒輪連續(xù)爐稀土快速滲碳表面強化的研究55
［實例2.3］20CrMo曲柄件的多用爐淺層滲碳表面強化研究57
2.3真空滲碳工藝與設備61
2.3.1真空熱處理基礎61
2.3.2真空滲碳及其特點61
2.3.3真空滲碳工藝及操作61
2.3.4真空滲碳的應用及實例分析63
［實例2.4］MIX主減速從動齒輪的低壓真空滲碳熱處理工藝的研究63
2.4離子滲碳工藝與設備66
2.4.1離子滲碳原理66
2.4.2離子滲碳工藝與操作66
2.4.3離子滲碳的優(yōu)勢69
2.4.4離子滲碳應用實例分析70
［實例2.5］20Cr2Ni4A鋼大型軸承滾柱的等離子滲碳工藝研究70
2.5其他滲碳工藝72
2.5.1深層滲碳及應用實例72
［實例2.6］18Cr2Ni4W鋼制大型重載齒輪軸的深層滲碳表面強化工藝的研究76
2.5.2液體滲碳及應用實例78
［實例2.7］自行車前后軸碗的液體滲碳表面強化82
2.5.3固體滲碳及應用實例83
［實例2.8］棘輪的固體滲碳表面強化88
2.5.4膏劑滲碳及應用實例90
［實例2.9］17CrNiMo6鋼齒輪軸的膏劑滲碳工藝研究90
2.5.5感應加熱滲碳及應用實例93
2.5.6流態(tài)床滲碳及應用實例94
2.5.7高濃度滲碳及應用實例94
［實例2.10］Q235鋼稀土高濃度滲碳工藝提高耐火磚模具的使用壽命95
2.5.8局部滲碳及應用實例98
［實例2.11］工程機械變速箱齒輪的滲碳化學熱處理表面強化98
2.6滲碳熱處理缺陷及其質量控制99
2.6.1滲碳熱處理常見缺陷及其控制99
2.6.2滲碳過程的質量控制103
2.6.3滲碳操作的質量控制105
2.6.4滲碳檢驗的質量控制106
［實例2.12］加強碳勢控制以提高零件滲碳質量108
［實例2.13］23CrNi3Mo鋼制采礦鉆車快換釬桿的鑿巖試驗與失效分析111

第3章 碳氮共滲表面強化及其應用
3.1概述116
3.1.1碳氮共滲的特點116
3.1.2碳氮共滲的分類117
3.1.3碳氮共滲用材及其熱處理117
3.1.4碳氮共滲滲層深度與碳氮濃度的選擇119
3.1.5碳氮共滲層的組織與性能119
3.2氣體碳氮共滲表面強化123
3.2.1氣體碳氮共滲介質123
3.2.2氣體碳氮共滲對設備的要求125
3.2.3氣體碳氮共滲工藝的特點125
3.2.4氣體碳氮共滲應用實例分析127
［實例3.1］Q235鋼惰板的碳氮共滲熱處理工藝分析127
［實例3.2］20Cr鋼汽車變速器二軸表面碳氮共滲工藝的改進130
［實例3.3］拖拉機變速箱二軸20CrMnTi鋼制齒輪的熱處理工藝改進132
3.3真空、離子碳氮共滲及其他碳氮共滲表面強化134
3.3.1真空碳氮共滲及其應用134
［實例3.4］45和P20塑料模具鋼的真空碳氮共滲熱處理工藝試驗研究136
3.3.2離子碳氮共滲及其應用137
［實例3.5］20Cr2Ni4A采煤機雙聯(lián)齒輪的真空離子碳氮共滲表面強化137
3.3.3高濃度碳氮共滲及其應用140
［實例3.6］20Cr2Ni4A鋼坦克齒輪高濃度碳氮共滲工藝的優(yōu)化141
3.3.4液體碳氮共滲簡介1453.3.5稀土碳氮共滲及其應用146
［實例3.7］20鋼制紡織鋼領無毒液體ＣＮＲE共滲的試驗研究147
3.3.6固體碳氮共滲與膏劑碳氮共滲表面強化150
［實例3.8］T10A鋼冷壓整形模的固體碳氮共滲工藝研究150
3.3.7流態(tài)床高溫碳氮共滲工藝152
3.3.8液相等離子電解碳氮共滲工藝及其應用152
［實例3.9］高速鋼銑刀的液相等離子電解碳氮共滲工藝研究154
3.4碳氮共滲化學熱處理缺陷及其質量控制155
3.4.1碳氮共滲化學熱處理常見組織缺陷及其控制155
3.4.2氣體碳氮共滲過程的質量控制159
3.4.3氣體碳氮共滲操作的質量控制162
3.4.4碳氮共滲檢驗的質量控制162
3.4.5碳氮共滲質量控制實例分析163
［實例3.10］20CrMnTi汽車變速齒輪碳氮共滲黑色組織的分析及預防163
［實例3.11］20CrMnTi內燃機車柴油機齒輪的碳氮共滲化學熱處理表面強化165
［實例3.12］20CrMnTi汽車后橋被動齒輪碳氮共滲熱處理變形的預防措施167
［實例3.13］20CrMnTi重載汽車內齒圈碳氮共滲和淬火變形的控制169

第4章 滲氮表面強化及其應用
4.1概述172
4.1.1滲氮及其特點172
4.1.2滲氮原理與滲氮層的組織形態(tài)173
4.1.3滲氮用鋼174
4.1.4滲氮鋼的預備熱處理及力學性能176
4.2氣體滲氮表面強化178
4.2.1氣體滲氮設備178
4.2.2氣體滲氮工藝過程與參數(shù)178
4.2.3氣體滲氮工藝規(guī)范與操作過程183
4.2.4氣體滲氮層的組織與性能194
4.2.5滲氮件的質量檢測196
4.2.6氣體滲氮常見缺陷與質量控制197
4.2.7氣體滲氮氮勢控制及應用200
［實例4.1］模具及凸輪的滲氮表面強化200
［實例4.2］氣門導管的滲氮表面強化201
［實例4.3］3Cr2W8V壓鑄模的氣體三段滲氮化學熱處理強化202
［實例4.4］LC280A車床薄片齒輪的滲氮化學熱處理強化203
［實例4.5］T6112鏜床主軸的氣體滲氮表面強化204
4.3離子滲氮表面強化205
4.3.1離子滲氮設備205
4.3.2離子滲氮的基本原理206
4.3.3離子滲氮工藝參數(shù)與操作過程208
4.3.4離子滲氮層的組織與性能212
4.3.5離子滲氮常見缺陷與質量控制214
4.3.6離子滲氮的應用215
［實例4.6］紡機精梳機羅拉的離子滲氮工藝研究216
［實例4.7］壓縮機閥片的離子滲氮化學熱處理工藝研究219
［實例4.8］M1432磨床主軸的離子滲氮表面強化220
［實例4.9］齒輪軸的離子滲氮化學熱處理強化220
4.4真空脈沖滲氮及其他滲氮工藝221
4.4.1真空脈沖滲氮的特點221
4.4.2真空脈沖滲氮設備222
4.4.3真空脈沖滲氮工藝參數(shù)223
4.4.4真空脈沖滲氮的應用實例分析224
［實例4.10］鋁型材熱擠壓模的真空脈沖滲氮表面強化224
4.4.5其他滲氮工藝簡介225

第5章 氮碳共滲表面強化及其應用
5.1氮碳共滲的原理及特點237
5.1.1概述237
5.1.2氮碳共滲用狀態(tài)圖237
5.1.3氮碳共滲的原理239
5.1.4氮碳共滲的特點243
5.2氮碳共滲的工藝方法244
5.2.1氣體氮碳共滲工藝244
5.2.2液體(鹽浴)氮碳共滲工藝249
5.2.3離子氮碳共滲工藝256
5.2.4真空脈沖氮碳共滲工藝257
5.3氮碳共滲后的性能與組織258
5.3.1氮碳共滲后的組織258
5.3.2氮碳共滲后的性能260
5.4氮碳共滲的質量檢驗與控制261
5.4.1氮碳共滲件的質量檢驗261
5.4.2氮碳共滲件常見缺陷及質量控制261
5.5氮碳共滲應用實例263
［實例5.1］W9Mo3Cr4V鋼制十字槽沖頭的真空脈沖氮碳共滲表面強化263
［實例5.2］40Cr摩托車主驅動齒輪的低真空變壓氮碳共滲表面強化265
［實例5.3］粉碎機篩片的氮碳共滲化學熱處理強化267
［實例5.4］內燃機氣門的液體氮碳共滲表面強化268
［實例5.5］40Cr高速柴油機凸輪軸雙聯(lián)齒輪的鹽浴氮碳共滲表面強化271
［實例5.6］凸輪軸的氣體氮碳共滲化學熱處理強化273
［實例5.7］W6Mo5Cr4V2鋼制活塞銷冷擠凸模的氮碳共滲表面強化274
［實例5.8］H13鋼制壓鑄模的稀土離子氮碳共滲表面強化276

第6章 滲硼、滲金屬高溫化學熱處理及其處理
6.1滲硼及其應用279
6.1.1滲硼方法及其特點279
6.1.2滲硼工藝及其控制283
6.1.3滲硼層的組織和性能283
6.1.4滲硼的質量檢測與控制286
6.1.5滲硼用材及鋼中合金元素對滲硼層的影響288
6.1.6滲硼前處理及滲硼后處理288
6.1.7滲硼的應用及實例分析288
［實例6.1］篩類產(chǎn)品的固體滲硼化學熱處理工藝及其應用289
［實例6.2］3Cr2W8V鋼制氣門鍛模的滲硼工藝試驗研究290
［實例6.3］六方螺母凹模冷擠壓模具的鹽浴滲硼工藝及應用292
［實例6.4］5Cr2NiMoVSi鋼大型熱鍛模的復合強化工藝及應用294
6.2滲金屬表面強化及應用298
6.2.1滲金屬的概念及其分類方法298
6.2.2常見滲金屬滲劑的成分298
6.2.3滲形成碳化物的金屬元素工藝299
6.2.4鋼件滲金屬后的熱處理300
6.2.5常見滲金屬層的組織和性能300
6.2.6滲金屬層的質量檢驗、常見缺陷及防止措施302
6.2.7碳化物滲層的工業(yè)應用及實例分析302
［實例6.5］延長模具壽命的有效途徑——硼砂熔鹽碳化物滲層技術304
［實例6.6］鹽浴滲鉻工藝在模具上的應用研究306
6.3滲鋁及其應用308
6.3.1滲鋁工藝308
6.3.2滲鋁層的組織與性能312
6.3.3滲鋁工藝的應用314
6.3.4滲鋁的質量要求與檢測314
6.3.5滲鋁常見的缺陷及其防止措施316
6.3.6滲鋁工藝實例分析316
［實例6.7］新型廢熱鍋爐換熱管的滲鋁工藝研究316
［實例6.8］鑲嵌活塞鐵鋁黏結層組織特征與滲鋁工藝研究319
［實例6.9］機械能助滲鋁的試驗研究321
6.4滲鉻及其應用325
6.4.1滲鉻工藝與方法325
6.4.2滲鉻層的組織與性能327
6.4.3滲鉻的工業(yè)應用與實例分析328
［實例6.10］65Mn鋼農機旋耕刀的表面滲鉻工藝及其耐磨性研究328
［實例6.11］AISIH13鋼表面自納米化+滲鉻復合處理及其性能的試驗研究332
6.5以滲硼、滲金屬為主的多元共滲與復合滲336
6.5.1多元共滲與復合滲的概念336
6.5.2以滲硼為主的多元共滲與復合滲336
6.5.3以滲鋁為主的多元共滲與復合滲338
6.5.4以滲鉻為主的多元共滲與復合滲340
6.5.5多元共滲與復合滲應用實例分析341
［實例6.12］45鋼制磚機模板硼氮共滲表面強化工藝的研究與應用341
［實例6.13］CrWMn鋼制滾絲模的碳氮共滲+滲硼復合化學熱處理強化343
［實例6.14］45鋼外加直流電場粉末法鋁硅共滲的工藝及性能研究346
［實例6.15］4Cr5MoSiV1鋼制壓鑄模的復合強化工藝研究348

第7章 滲硫、滲鋅、低溫多元共滲及其應用
7.1滲硫及其應用352
7.1.1滲硫工藝352
7.1.2滲硫層的組織與性能355
7.1.3鋼鐵滲硫件的質量檢測356
7.1.4滲硫工藝的應用與實例分析356
［實例7.1］GCr15鋼制NUP311NRV/C3滿裝滾子軸承的低溫離子滲硫化學熱處理356
7.2滲鋅及其應用358
7.2.1滲鋅的工藝方法358
7.2.2鋼鐵滲鋅層的組織與性能361
7.2.3滲鋅件的質量檢測364
7.2.4滲鋅的應用及實例分析364
［實例7.2］42CrMo鋼多節(jié)拉桿的熱處理及熱浸鍍鋅工藝改進365
［實例7.3］納米復合粉末滲鋅技術在鐵路道岔轉換設備上的應用367
［實例7.4］波形梁鋼護欄熱浸鍍鋅和熱浸鍍鋁應用分析369
7.3低溫多元共滲及其應用372
7.3.1低溫多元共滲——節(jié)能降耗、顯著減少畸變372
7.3.2含氮的多元共滲372
7.3.3含硫的多元共滲375
7.3.4低溫多元共滲的應用與實例分析380
［實例7.5］25CrNiMo鋼制防噴器材料的氧氮碳低溫氣體三元共滲試驗研究380
［實例7.6］3Cr2W8V汽車半軸鍛造模具的熱處理工藝分析與改進383
［實例7.7］3Cr2W8V鋼制縫紉機主軸彎頭熱鍛模的氣體硫氮二元共滲385
［實例7.8］3Cr2W8V鋼制鋁合金熱擠壓模的離子硫氮碳三元共滲385
［實例7.9］壓鑄模用4Cr5MoSiV1鋼熱處理強化工藝研究387
7.4低溫化學熱處理滲層組織、性能及工藝方法的選擇390
7.4.1鋼件低溫化學熱處理的滲層組織和性能390
7.4.2低溫化學熱處理工藝方法的選擇393