為了提高曲軸的表面硬度，獲得良好的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和高的耐腐蝕性，通常大功率柴油機(jī)曲軸采用離子滲氮（或氣體滲氮），它具有滲層厚、時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備復(fù)雜等特點(diǎn)。作為汽車和拖拉機(jī)用曲軸一般采用鐵素體氮碳共滲，其特點(diǎn)為滲層薄、摩擦系數(shù)小，因此提高了曲軸的抗咬和擦傷能力、疲勞強(qiáng)度獲得高的耐磨性等。其工藝特點(diǎn)為溫度低、時(shí)間短、化學(xué)處理后變形小、節(jié)能等，因此大部分曲軸普遍采用該工藝。其技術(shù)要求為滲層滲層≥0.10mm，硬度≥420(HV0.1)，脆性≤2級(jí)。 目前氮碳共滲有液體、氣體和固體三種，液體氮碳共

感應(yīng)加熱表面淬火的裂紋缺陷產(chǎn)生原因分析：1．工件形狀尺寸不均勻，工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或形狀復(fù)雜，尺寸突變或淬火部位加工粗糙或有凹槽、孔、臺(tái)階、端頭、尖角、鍵槽、空洞和油道等結(jié)構(gòu)因素2．加熱溫度不均勻（包括設(shè)備頻率選擇不當(dāng)、感應(yīng)器的設(shè)計(jì)不合理、操作程序不合理、預(yù)熱溫度不適宜、預(yù)先熱處理質(zhì)量不佳等）3．淬火介質(zhì)選擇不當(dāng)，冷卻速度過(guò)大4．工件的回火不及時(shí)，重新淬火時(shí)操作不當(dāng)5．原材料內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷（組織不均勻晶粒粗大、成分偏析、有害雜質(zhì)、大量的非金屬夾雜物、內(nèi)部裂紋等），材料淬硬性能過(guò)高，鋼的含碳量高于上限的要求6．淬

普通的熱處理包括正火、退火、淬火、回火、時(shí)效和冷處理等，使零件的整體或局部獲得一定的硬度和力學(xué)性能，來(lái)滿足其工作和使用要求，其特征為零件本身沒(méi)有化學(xué)成分的改變。而化學(xué)熱處理是將零件置于一定溫度的活性介質(zhì)中加熱，保溫一定的時(shí)間，使一種或幾種化學(xué)元素的原子滲入零件表層，以改變表面化學(xué)成分、組織和性能，達(dá)到改善零件使用性能的熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理可以明顯提高零件的使用壽命和力學(xué)性能，在某種程度上低碳鋼或低合金鋼等可代替高合金鋼，降低了生產(chǎn)成本，因此化學(xué)熱處理在機(jī)械制造中得到了十分廣泛的應(yīng)用和推廣，具有比較廣闊的市場(chǎng)前景。

  鋼的氮碳共滲是鋼在含氮和碳的活性介質(zhì)中加熱，完成鋼的滲氮，同時(shí)還有少量的碳原子滲入。氮碳共滲時(shí)氮在鐵中的溶解度比碳在鐵中的溶解度大10倍，因此氮碳共滲是以滲氮為主的共滲過(guò)程?；钚缘优c活性碳原子滲入到工件表面后，形成氮碳化合物。氮碳共滲是在硬氮化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與一般硬氮化工藝相比，其滲層硬度較低，脆性減少，故簡(jiǎn)稱軟氮化。    氮碳共滲不僅賦予工件耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、抗咬合、抗擦傷及抗腐蝕性能，而且該工藝具有時(shí)間短、溫度低、變形小、化合物層脆性小等特點(diǎn)

鋼的滲氮是在一定的溫度下使活性氮原子滲入到工件表面的一種化學(xué)熱處理，即氮原子滲入鋼件表面層的過(guò)程，它改變了工件表面的組織結(jié)構(gòu)和性能，成為一種復(fù)合的材料，與普通的材料相比，工件的表面和心部的組織狀態(tài)和性能發(fā)生了很大的變化。氮化零件在機(jī)械工業(yè)、石油工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，與滲碳、中溫碳氮共滲相比，由于加熱溫度比較低（通常為500～570℃），不需要進(jìn)行加熱后的淬火處理，因此具有工件的變形小，表面有更高的硬度和耐磨性，疲勞強(qiáng)度高，同時(shí)又具有高的抗腐蝕性和熱硬性等特點(diǎn)，機(jī)床主軸和絲杠、樘桿、擠壓模具、齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)

(1)淬火加熱溫度淬火加熱溫度按Ac3+(30～70)℃來(lái)選取，在加熱時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：①防止加熱過(guò)程中出現(xiàn)氧化脫碳，應(yīng)加以保護(hù)，建議在鹽浴爐內(nèi)加熱，如采用電阻爐加熱應(yīng)通可控氣氛，否則脫碳后的彈簧疲勞強(qiáng)度降低、使用壽命縮短見(jiàn)表3-21；②為減少變形，彈簧在加熱爐內(nèi)不能垂直放置；③彈簧不能堆積加熱；④加熱溫度和加熱時(shí)間的選用原則是碳化物溶解良好、確保彈簧整個(gè)截面淬透，晶粒度符合要求。(2)淬火冷卻考慮到絕大多數(shù)熱成型彈簧是合金鋼制造的，故淬火多采用油冷。但對(duì)于截面較大的彈簧則采用水淬油冷的方法，此時(shí)應(yīng)特別注意要適當(dāng)

刃具鋼必須具有很高的硬度，考慮到切削過(guò)程中，刃具與工件之間強(qiáng)烈的摩擦而產(chǎn)生大量的熱，刃具就會(huì)發(fā)熱，假如工件越硬、切削量越大、切削速度越高則刃具自身的溫度升高；另一方面是刃具還要承受彎曲、震動(dòng)和沖擊等切削力的作用，因此要求刃具熱處理后具有以下特點(diǎn)：①具有高的硬度和耐磨性，硬度應(yīng)在60( HRC)以上，可以減少刃口的磨損；②具有良好的紅硬性（熱硬性），確保其回火穩(wěn)定性，滿足一定溫度下保持高的硬度；③高的強(qiáng)度和足夠的韌性，避免刃具工作過(guò)程中不致折斷或崩刃。

滲金屬是用金屬元素飽和零件的表面，使零件具有某些特定的物理化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)熱處理方法，同其他化學(xué)熱處理過(guò)程一樣，也包括滲入金屬的介質(zhì)分解、吸收以及金屬原子的擴(kuò)散。由于金屬原子在鋼中的擴(kuò)散速度比碳、氮等原子慢得多，因此滲金屬是在更高的溫度和更長(zhǎng)的保溫時(shí)間下進(jìn)行的。滲鉻是常見(jiàn)的滲金屬的一種，滲鉻后在零件的表面形成鉻、鐵、碳的滲層，具有耐蝕能夠、抗氧化性、耐磨性和較好的抗疲勞性能等，滲鉻與鍍鉻相比，滲鉻層致密，滲層與基體的結(jié)合較牢固，因此應(yīng)用更為廣泛。(1)常見(jiàn)滲鉻的方法和特點(diǎn)按照介質(zhì)存在狀態(tài)的不同，一般分為三種：固體法、

調(diào)質(zhì)鋼中碳的含量一般為0.35%～0.55%（碳素鋼），或0. 25%～0. 50%（合金鋼），含碳量過(guò)高則強(qiáng)度較高而韌性、塑性偏低；含碳量偏低，則韌性、塑性較好而強(qiáng)度不足；含碳量中等時(shí)，可同時(shí)兼顧有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、韌性和塑性等。調(diào)質(zhì)鋼中的合金元素的主要作用是提高淬透性和綜合力學(xué)性能，因此合金元素能提高鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能，相對(duì)于碳素鋼而言，相同含碳量的合金鋼的強(qiáng)度高、塑性和韌性高，因此常用作重要的調(diào)質(zhì)零件。調(diào)質(zhì)鋼按淬透性的高低，可分為低淬透性鋼、中淬透性鋼和高淬透性鋼。(1)低淬透性鋼該類鋼的油淬臨界直徑不超過(guò)3

火焰淬火的質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)包括零件的外觀、表面的硬度、有效硬化層的深度和硬化區(qū)的范圍以及表面的金相組織等，因此在實(shí)際淬火過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)的技術(shù)要求，確保熱處理后的表面符合圖紙的規(guī)定。零件在進(jìn)行火焰加熱前，需對(duì)其進(jìn)行整體的調(diào)質(zhì)或正火處理，確保淬火后的組織和性能符合技術(shù)要求，另外淬火的部位不允許存在氧化皮和脫碳現(xiàn)象，零件在淬火后必須在180～200℃低溫回火。①火焰的影響。加熱溫度、淬硬層深度、過(guò)渡區(qū)域組織和晶粒都與火焰有直接的影響，為保證工件的受熱部分溫度均勻，應(yīng)采用多嘴噴式的噴頭。②噴嘴與工件加熱面的理想距離在6～1

零件的加熱方式有兩種即同時(shí)加熱淬火法和連續(xù)加熱淬火法，選擇的依據(jù)是在設(shè)備的功率足夠大時(shí)，對(duì)于大批量的工件的熱處理采用同時(shí)加熱法，而對(duì)于功率小于所需要的輸出功率，或工件比較細(xì)長(zhǎng)一次難于完成零件的加熱，必須采用連續(xù)加熱法。(1)同時(shí)加熱淬火法將工件需淬硬的表面加熱到淬火溫度，利用感應(yīng)器的噴射孔斜噴冷卻劑到加熱表面的冷卻方法，如圖1。為保證加熱的均勻，圓柱形工件通常繞縱軸以50～200r/min轉(zhuǎn)動(dòng)，也可使工件在感應(yīng)器內(nèi)上下往復(fù)移動(dòng)使整個(gè)表面一次加熱后同時(shí)淬火。同時(shí)加熱淬火的冷卻方式有噴射冷卻、流水冷卻和浸入冷卻等，冷卻

在鋼的熱處理過(guò)程中，鋼的退火和正火是大多作為一種淬火前的預(yù)備熱處理而出現(xiàn)的，當(dāng)然有時(shí)對(duì)非重要零件也可作為最終的熱處理工序。為了得到馬一氏體組織，再經(jīng)回火后得到良好的使用性能，充分發(fā)揮材料的潛力，必須進(jìn)行鋼的淬火和回火。可以說(shuō)鋼的淬火和回火是絕大多數(shù)零件進(jìn)行強(qiáng)化的重要手段，它在整個(gè)鋼的熱處理中占有十分重要的地位，因此必須認(rèn)真對(duì)待，掌握相關(guān)的知識(shí)和確實(shí)熟練操作的要領(lǐng)，對(duì)于生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是必要的。鋼的淬火是指將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac3或Ac1以上某一溫度，經(jīng)保溫一定時(shí)間后急速冷卻以獲得馬氏體組織的工藝方法，鋼淬火后的組織主

零件的熱處理淬火是從奧氏體化溫度，要以大于臨界冷卻速度迅速冷卻，以獲得要求的組織和性能。在奧氏體的區(qū)域內(nèi)快冷，產(chǎn)生熱應(yīng)力使表層受壓，在避免其分解的同時(shí)，也能防止零件的開(kāi)裂，當(dāng)溫度降到Ms點(diǎn)以下，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體產(chǎn)生相變應(yīng)力，此時(shí)冷卻速度愈大則相變應(yīng)力越大，零件表層的拉應(yīng)力越高，因此當(dāng)相變應(yīng)力與熱應(yīng)力則差值超過(guò)材料的斷裂強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致淬火開(kāi)裂，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要盡可能的在此區(qū)域內(nèi)緩慢冷卻，為了淬硬而不淬裂，即在C曲線的鼻部快冷，馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)慢冷。為了使工件得到要求的硬度和性能，滿足實(shí)際需要，工件加熱后要選擇合適的淬

滲碳鋼的含碳量一般在0.10%～0.25%之間，滲碳鋼的含碳量一般在0.25%以下，有的含碳量達(dá)到0.35%。滲碳零件大多為比較重要的零件，滲碳零件要求在滲碳、淬火和低溫回火后心部保持一定的韌性，通常用滲碳鋼制造。由于低碳鋼強(qiáng)度較低，淬透性差，長(zhǎng)時(shí)間滲碳后晶粒容易長(zhǎng)大，故重要的零件（如汽車、拖拉機(jī)齒輪等）都用合金滲碳鋼，它們要求力學(xué)性能和可靠性較高。(1)鋼的滲碳方法和特點(diǎn)滲碳是機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)熱處理方法，它是將低碳鋼（滲碳鋼）在富碳的介質(zhì)中加熱到高溫(一般為900～950℃)，使活性碳原子滲入鋼的

從我國(guó)熱處理設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，箱式爐和井式爐在國(guó)內(nèi)熱處理企業(yè)還占有40%的比例，其加熱介質(zhì)為空氣。由于空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣等氧化性氣體在一定的溫度下與零件表面的碳等發(fā)生反應(yīng)，使零件表面出現(xiàn)氧化和脫碳，因此應(yīng)盡可能采取措施加以避免，有的采用在爐內(nèi)放入木炭等方法，具有一定的效果。對(duì)于只能進(jìn)行空氣加熱的設(shè)備來(lái)說(shuō)，如不采取一定的保護(hù)措施，勢(shì)必造成表面的氧化脫碳，因此要選用下述的手段來(lái)加以控制。在空氣等氧化性氣氛中實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵零件的加熱，除氧氣外，不含水汽的氫氣對(duì)表面沒(méi)有影響，但當(dāng)含水量在0.05%左右時(shí)，將會(huì)造成

鋼的熱處理應(yīng)當(dāng)在還原性氣氛中進(jìn)行，在加熱過(guò)程中能保護(hù)工件，免于氧化、脫碳的爐氣即為保護(hù)氣氛，作為淬火加熱工序應(yīng)確保零件的表面狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變，下面為熱鍛模具、結(jié)構(gòu)鋼零件保護(hù)加熱時(shí)，通常的保護(hù)氣氛的成分詳見(jiàn)表1。表1   部分保護(hù)氣氛的成分比例零件在加熱過(guò)程中，為保護(hù)零件免于氧化和脫碳，在具有還原性的氣氛中完成熱處理，可以獲得無(wú)氧化、不脫碳的光亮表面，提高了表面質(zhì)量，同時(shí)也省去了酸洗、拋丸或噴砂工序，提高的作業(yè)效率、明顯降低了生產(chǎn)成本，因此國(guó)內(nèi)外關(guān)于保護(hù)氣氛的熱處理爐已經(jīng)得到了推廣和應(yīng)用。保護(hù)氣氛的種類很多

金屬的化學(xué)性能是指在其與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成新物質(zhì)的性能。一般根據(jù)金屬的特性將其分為三個(gè)方面，如下所述。(1)耐腐蝕性是指金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。金屬在放置和使用過(guò)程中如果產(chǎn)生了腐蝕，不僅使金屬材料本身受到損壞，嚴(yán)重的腐蝕將造成金屬構(gòu)件和零件的早期失效，引起重大的質(zhì)量事故。在現(xiàn)代社會(huì)提高金屬材料的耐腐蝕性，不僅能夠節(jié)約材料、延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命，而且可降低事故發(fā)生的概率，因此具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。(2)抗氧化性是指金屬材料在加熱過(guò)程中抵抗氧化作用的能力，一般而言金

合金工具鋼采用一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，其余同合金結(jié)構(gòu)鋼的表示方法一致，含碳量大于1%不予標(biāo)出。該類鋼淬火后具有高的硬度，用于制造切削刀具、量具和模具等。值得注意的是合金工具鋼中的冷作模具鋼和熱作模具鋼，這兩類鋼在工具制造業(yè)中占有重要的位置。冷作模具鋼可承受很大的壓力、彎曲力、沖擊負(fù)荷和摩擦，具有高的硬度、良好的耐磨性、一定的韌性和抗疲勞強(qiáng)度、高的淬透性。小型模具多用低合金工具鋼，大型模具采用Cr12、Cr12MoV等高碳高鉻工具鋼，它們具有高的硬度和耐磨性以及熱處理微變形性；熱作模具鋼在高溫下工作，承受很

鍍錫薄鋼板簡(jiǎn)稱鍍錫板，俗稱馬口鐵，是兩面鍍有錫的低碳薄鋼板。以熱浸工藝鍍錫的稱熱浸鍍錫板；以電鍍工藝鍍錫的稱電鍍錫板。電鍍錫板未加涂料的稱電素鐵；電鍍錫板加上涂料的稱涂料鍍錫板（涂料鐵）。(1)鍍錫板的結(jié)構(gòu)鍍錫板是由鋼基、錫鐵合金、錫層、氧化膜和油膜五層構(gòu)成。(2)鍍錫板的性能①機(jī)械性能：鍍錫原板要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的成型性能好形狀穩(wěn)定性，能夠經(jīng)受制作空罐和其他制品的成型加工。用洛氏硬度計(jì)測(cè)定其硬度拉伸和加彈試驗(yàn)測(cè)定其成型特征，杯突實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定板料的塑性、延展性。耐蝕性是鍍錫板最重要的性能。鍍錫板大量用作食品

鐵碳相圖中基本組織有鐵素體、奧氏體、滲碳體、石墨、珠光體。其中室溫相有鐵素體、滲碳體、珠光體、石墨，奧氏體是高溫相。室溫相鐵素體是軟韌的相，其基本力學(xué)性能：σb=10~24MPa，σs=10~18MPa，硬度=50~80HB，δ=30%~50%，ψ=70%~80%，ak=160~200J/cm2。滲碳體是脆性相，其基本力學(xué)性能：硬度=800HB，δ≈0。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間，取決于珠光體得分散程度，粗珠光體的力學(xué)性能：硬度=130HB, σb≈735MPa, δ≈2