在所有用集中能量流加热的方，*有发展前途的是等离子加热。这是由于其经济性和工艺优越性所决定的。在电磁扫描的同时，采用直接作用的气体等离子弧可显著提高处理过程的生产率（与其它集中能流源相比）。这是由于等离子弧的总热功率和弧柱与被加热表面热交换时的效率较高的缘故。借助所研制的功率为30kW的装置，并以2cm/S的速度，在一个行程内可在钢制件表面上成功地获得深度达2.5mm、宽度达40mm的粹火层。

　　强化层的显微硬度与钢的化学成分有关，根据处理规范的不同，对中碳钢来说，显微硬度可达8.6 11GPa.这些强化层具有很高的耐磨性。

　　在实践中常遇到这样的情况，即制件表面必须具有高的硬度和耐磨性，而其芯部应保持必须的韧性储备。但是，在钢制件表面上达到高硬度的淬火层，不能不对整个制件的结构强度起不良影响。这是由于强化层的脆性和层内低的裂纹萌生功和裂纹易扩展所致。这一点可由对表面强化后的钢制件，包括化学热处理后的钢制件进行静、动态试验的结果来证实。

　　本文将研究用扫描气体等离子弧进行等离子表面强化后钢的机械性能。这个课题在提出时就有某些不确定性，因为在试验经表面强化的试样时，进行定量评估的并不是强化层本身的机械性能，而是强化层与以某种组织状态出现的原始材料合在一起的性能。由于这个原因，这种组合体的机械试验只有在被研究试样截面的淬火部分和非强化部分的比例关系一定时，才能给出有关其强度和塑性方面的概念，也就是说实质上只评估试样的结构强度。

　　为解决所提出的问题，利用了研究化学热处理对高硬度钢强度影响时所提出的方法。采用了通常的三点弯曲方式和截面尺寸为4X15X50mm的矩形光滑钢试样。试样由牌号为70号的优质钢制作，经磨削加工，尺寸精度达0.05mm.一部分试样处于原始退火状态，另一部分试样则进行标准的油淬和水淬，并在45CTC回火30min.试样的等离子表面强化是在实验装置上按下述规范进行的：电弧电流为200A，电弧电压为125V.等离子气体的流量为1.3m3/h，通过等离子发生器的冷却水流量为971/h.电磁扫描器线圈电流为190A，在一次行程内处理的宽度为26mm.在等离子表面强化过程中，试样是在可防止其棱边熔丨匕的专用夹具内处理的，因为扫描振幅要大于试样的宽度。强化层是纵向配置在试样截面的宽度一侧（15mm）。在等离子表面强化后，一部分试样作150C、250SC、35（TC和45（TC的回火30min.等离子表面强化的深度用金相和显微硬度来评估。对于该处理规范，强化深度为2mm.等离子加热后用水喷雾装置进行。

　　试样的静弯曲试验借助可再现集中弯曲方式的夹具，在HM 4A机上刻度为20kN）进行。两支承间的距离为25mm.弯曲图用力P和挠度。/坐际表示。抗弯强度极限叫按有关介绍的、以试破坏时的弯矩计算（退火状态的试样除外）。

　　为了比较评估在拉伸和压缩条件下的强化层。

　　曾试验了强化层位于相对于加载力的上面与下面的试样。对每一种处理规范，试验5t试样。然后对结果进行统计处理。

　　列出了所获得的试验结果。囝2为弯曲特征图。

　　表面等离子热处理对钢结构强度的影响变小的缘故。但是，与整体油淬不同，试样破坏发生在较大塑性变形之前（见，a）。

　　随着等离子表面强化后回火温度的提高，强化层脆性作用的影响逐渐减小，抗弯强度极限将增大（见图l，b），显著提高的还有发生在破坏前的塑性变形（见，a）。

　　国外机车车辆工艺强化层在压缩u，b）和拉伸Cc）工作下，在退火状态和按标准规范强化处理后以及与等离子表面强化不同结合时，70号钢试样的抗弯强度极限①退火；②水淬；⑧油淬I④油淬+ 45CTC时回火+等表强（等离子表面强化）；⑤油淬+450C回火；⑥油淬+等表强；⑦等离子表面强化等表强+150C时回火；⑨等表强+250X：时回火；⑩等表强+350X：时回火；等表强+ 45（TC时回火；等离子表面强化；等表强+150（：时回火；等表强+ 250C时回火；等表强+ 35（TC时回火；等表强+ 450C时回火f油淬+等表强；油淬+45（TC时回火+等表强果然不出所料，与退火状态相比，70号钢的整体水淬大大降低了抗弯强度极限（见图l，a）。油淬后这种效果就比较小，因其可保证在马氏体温度区间内较软的冷却条件。从这些处理规范的弯曲图中可见（见，a），若退火试样的塑性较好，且在挠度18mm时也不破坏，则油淬后它们在挠度4mm时即脆性破坏。在整体油淬后再在45（TC时回火可显著提高抗弯强度。

　　等离子表面强化后出现硬（8.的表面层，在压缩工作时（见图l，b）退火试样的抗弯强度下降不大。这是由于强化区内裂纹萌生功强化层在压缩（a）和拉伸（b）工作下，在退火、各种强化处理和它们相结合后，70号钢试样的特征弯曲图①退火；②油淬；③等离子；④等表强+ 35（TC时回火油作+ 35CTC时回火+等表强；⑥等表强+ 25CTC时回火；⑦等表强十350-C时回火⑧油淬+等表强；⑨油淬+ 450X：时回火+等表强抗弯强度达到较高值的是这样处理的试样：预先经油淬并在35045（TC下回火，然后等离子表面强化（见图l，a）。必须指出，在这种情况下当叫> 2000MPa时还能保证较高的塑性（/=10'mm）（。见，a）。可见，这种处理规范可使等离子表面强化后在试样内获得高表面硬度、强度和塑性的良汗结合，从而与其它规范不同，具有良好的结果。促k各种性能达到这种良好结合的是：等离子加热时由于热影响区内的不超过Ai点的温度的梯度而造成了紧靠淬火区的回火区。在试样显微硬度与深度变化曲线上所能见到的该区的存在，对试样试验时强化区内显微裂纹的发展来说是有效的障碍。

　　从弯曲图中可得出（见，a），发生在破坏前的总变形的相当大一部分是弹性组分，它的存在可用在淬火和芯部回火后留下的未经回火的试样断面部分来解释。

　　强化层在拉伸工作时强度极限显著下降的原因李良福译宋忠明校择辑择择剿於於资於於於於剿级择资剿热择剿择奶热势热於辑择访货势择势势访货於家剿货货洛於：业已可见。尽管在等离子表面强化后的回火可显著提高强度的塑性（见，C和囹2，b），但这些指标仅为较早先获得的指标的若干分之一。在这些试验条件下适用于压缩工作的油淬+45CTC回火十等离子表面强化的规范，并不能获得明显的效果。在拉应力作用下，等离子表面强化后在脆性层内低的裂纹萌生功和扩展功，实质上将导致试样工作截面的减小，所以不大的加载力就会在强化层内整个深度方向引发裂纹，而只能靠留下的试样截面部分来抵抗进一步的破坏。

　　结论对70号钢试样用扫描气体等离子弧加热淬火表面层后进行了三点弯曲试验，对其结构强度进行了比较评估。

　　试样表面上的淬火层，如其在压缩状态下工作，则弯曲强度极限下降不大。

　　具有*大抗弯结构强度的是经这样处理的钢试样：在预先整体淬火和350450'C回火后，用等离子弧加热进行表面淬火。这是由于在等离子表面强化前，在淬火层和原始组织间形成的回火区造成的，该回火区在初始破坏阶段对显微裂纹的扩展起阻碍作用。