钻杆接头表面硬化热处理工艺种类及特点

2020-06-09 14:36:37 admin 212

所谓表面硬化热处理是指通过适当的方法使零件的表层硬化而零件的心部仍然具有强韧性的处理。通过这种处理,可以改善零件的耐磨性以及耐疲劳性,而由于零件的心部仍然具有良好的韧性和强度,因此对冲击载荷有良好的抵抗作用。常用的表面硬化处理方法主要有渗碳、氮化、表面淬火等。

一、渗碳

钢的渗碳就是含碳量较低的钢制零件在渗碳介质中加热或者保温,使碳原子渗入表面,获得一定的表面含碳量,在淬火之后,含碳量高的表层硬度很高,而含碳量低的心部硬度低仍具有良好的韧性。目的是使零件获得高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。主要用于承受磨损、交变接触应力或者弯曲应力和冲击载荷的零件,如轴、齿轮、凸轮轴等,这些零件要求表面有很高的硬度而心部要有足够的强度和韧性

二、氮化

氮化是指在一定温度下,在含氮的介质中使氮原子渗入工件表面的化学热处理方式, 使钢的表面形成一层硬度很高又耐腐蚀的氮化物(主要为 Fe2N、Fe3N、Fe4N)。氮化时合金钢的含碳量一般在 0.2%—0.5%,主要由零件心部的机械性能来决定含碳量,含碳量高时阻碍 N 的扩散,从而减少氮化层的厚度,而含碳量少时,零件截面上的硬度梯度变化就会大,从而造成氮化层容易剥离。Al 的作用是增加渗氮后钢的表面硬度,Cr 可以增加氮化层的厚度,Mo 可以防止在 500℃—570℃长时间加热造成的回火脆性,Cr、Mo 对材质的改良也很重要。

工件氮化后具有极高的表面硬度与耐磨性,高的疲劳强度和高的耐蚀性,同时还具有抗咬合、抗擦伤的能力。氮化处理后工件表面的硬度可以达到 HRC65~72,比渗碳处理后的硬度更高更耐磨,并且耐腐蚀性能要好。由于渗氮具有温度低、工件畸变小的特点,在机械工业中得到比较广泛的应用。

三、表面淬火

表面淬火是指将工件表面一定深度范围内迅速加热到淬火温度,然后迅速冷却,在一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。目的是在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织,而心部仍保持淬火前的组织状态(调质或者正火状态,从而使表面硬而耐磨, 而心部又有足够的塑性和韧性。主要用于中碳调质钢和球墨铸铁制的机器零件。

通缆钻杆 

图 4.1 感应加热表面淬火示意图

主要的表面淬火方式为感应加热表面淬火。感应加热表面淬火(图 4.1),是使工件表面产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热表面淬火具有表面质量好,脆性小,淬火表面不易氧化脱碳,变形小等优点, 所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。

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