许多机械零件在扭转、弯曲等交变负荷、冲击负荷作用下工作,其表面层承受着比心部高的应力;在摩擦的场合,表面层还不断被磨损。因此,对锻件表面层提出了强化的要求,即表面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。
锻件表面热处理是为改变工件表面的组织和性能,仅对其表面进行热处理的工艺。通常使表面具有高硬度和耐磨性,而心部仍保持足够的塑性和韧性。生产上先选用一定成分的钢,保证心部力学性能指标满足要求,然后应用表面热处理方法强化表面层,使之达到性能要求。表面热处理分为表面淬火和表面化学热处理两大类。
1.锻件表面淬火
锻件的表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度,然后迅速冷却,仅使表面层获得淬火组织,而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。常用的有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。表面淬火一般为中碳钢和中碳合金钢锻件。
感应加热淬火是利用电磁感应原理,通过交变电流在工件表面感应出巨大涡流,使锻件表面迅速被加热,而心部几乎不受热。
淬火后立即进行低温回火,或利用锻件内部余热自身回火。
2.钢的化学热处理
锻件的化学热处理是将锻件置于适当的活性介质中加热、保温,使一种或几种元素渗入到钢的表层,以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的主要特点是:表层不仅有组织的变化,而且有成分的变化,故性能改变的幅度大。其主要作用是强化和保护金属表面。最常用的化学热处理方法是渗碳、渗氮和碳氮共渗。