①提高零件的耐磨性 采用钢件渗碳淬火法可获得高碳马氏体硬化表层;合金钢件用渗氮方法可获得合金氮化物的弥散硬化表层。用这两种方法获得的钢件表面硬度分别可达HRC58~62及HV800~1200。另一途径是在钢件表面形成减磨、抗粘结薄膜以改善摩擦条件,同样可提高耐磨性。例如,蒸汽处理表面产生四氧化三铁薄膜有抗粘结的作用;表面硫化获得硫化亚铁薄膜,可兼有减磨与抗粘结的作用。近年来发展起来的多元共渗工艺,如氧氮渗,硫氮共渗,碳氮硫氧硼五元共渗等,能同时形成高硬度的扩散层与抗粘或减磨薄膜,有效地提高零件的耐磨性,特别是抗粘结磨损性。
②提高零件的疲劳强度 渗碳、渗氮、软氮化和碳氮共渗等方法,都可使钢零件在表面强化的同时,在零件表面形成残余压应力,有效地提高零件的疲劳强度。
③提高零件的抗蚀性与抗高温氧化性 例如,渗氮可提高零件抗大气腐蚀性能;钢件渗铝、渗铬、渗硅后,与氧或腐蚀介质作用形成致密、稳定的Al2O3、Cr2O3、SiO2保护膜,提高抗蚀性及高温抗氧化性。
通常,钢件硬化的同时会带来脆化。用表面硬化方法提高表面硬度时,仍能保持心部处于较好的韧性状态,因此它比零件整体淬火硬化方法能更好地解决钢件硬化与其韧性的矛盾。化学热处理使钢件表层的化学成分与组织同时改变,因此它比高、中频电感应、火焰淬火等表面淬火硬化方法效果更好。如果渗入元素选择适当,可获得适应零件多种性能要求的表面层。
钢的热处理总体而言是为了改善钢的力学性能或加工性能。具体如下:
1.钢的退火
将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却,称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的,是为了消除组织缺陷,改善组织使成分均匀化以及细化晶粒,提高钢的力学性能,减少残余应力;同时可降低硬度,提高塑性和韧性,改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力,又为后续工序作好准备,故退火是属于半成品热处理,又称预先热处理。
2.钢的正火
正火是将钢加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格,提高综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
3.钢的淬火
淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的速度急速冷却,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度,但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有:水、油、碱水和盐类溶液等。
防腐