金屬表面處理工藝

1、既要求表面有較高的硬度和耐磨性，又要既要求表面有較高的硬度和耐磨性，又要求心部具有足夠的韌性，必須采用各種表求心部具有足夠的韌性，必須采用各種表面處理工藝。面處理工藝。一一.表面熱處理表面熱處理1、表面淬火、表面淬火n 表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱n 表面淬火目的：表面淬火目的：n 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;n 心部在保持一定的強(qiáng)度、

2、硬度的條件下，具有足夠的心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。塑性和韌性。即表硬里韌。n 適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。n 火焰加熱火焰加熱: 利用乙炔火焰直接加利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)成本低，但質(zhì)量不易控制。量不易控制。n 激光熱處理激光熱處理: 利用高能量密度的利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。效率高，質(zhì)量好?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗疽鈭D火焰加熱表面淬火示意圖激光表面熱處理激光表面熱處理火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬

3、火2、化學(xué)表面熱處理、化學(xué)表面熱處理n 化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從滲入工件表層從而改變工件表層而改變工件表層化學(xué)成分和組織化學(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。n 與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。變其化學(xué)成分。n 化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。n 根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元根據(jù)滲入的元素不同，化

4、學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。共滲、滲其他元素等。 可控氣氛滲碳爐可控氣氛滲碳爐滲碳回火爐滲碳回火爐常用的化學(xué)熱處理：常用的化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮（俗稱氮化）、碳氮共滲（俗稱氰滲碳、滲氮（俗稱氮化）、碳氮共滲（俗稱氰化和軟氮化）等。化和軟氮化）等。滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。發(fā)蘭、磷滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。發(fā)蘭、磷化可以歸為表面處理，不屬于化學(xué)熱處理?；梢詺w為表面處理，不屬于化學(xué)熱處理?；瘜W(xué)熱處理過(guò)程包括化學(xué)熱處理過(guò)程包括分解、吸收、擴(kuò)散分解、吸收、擴(kuò)散三個(gè)基三個(gè)基本過(guò)程。本過(guò)程。n 固體滲碳法固體滲碳法n 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。將工件

5、埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。n 滲劑為木炭。滲劑為木炭。n 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；n 缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。l 真空滲碳法真空滲碳法l將工件放入真空滲碳爐中，抽真空將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 表面質(zhì)量好表面質(zhì)量好, 滲碳速度快。滲碳速度快。真空滲碳爐真空滲碳爐n 常用氮化方法常用氮化方法n 氣體氮化法與離子氮化法。氣體氮化法與離子氮化法。n 氣體氮化法與氣體滲碳法類似，氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。滲劑為氨。n 離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，使電離的

6、氮離子高速?zèng)_擊作為使電離的氮離子高速?zèng)_擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時(shí)間短，氮化層脆性小。氮化時(shí)間短，氮化層脆性小。離子氮化爐離子氮化爐n 氮化的特點(diǎn)及應(yīng)用氮化的特點(diǎn)及應(yīng)用n 氮化件表面硬度高（氮化件表面硬度高（6972HRC），耐磨性高。），耐磨性高。n 疲勞強(qiáng)度高。疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。由于表面存在壓應(yīng)力。氮化層組織氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度氮化層硬度滲氮與滲碳相比：滲氮與滲碳相比：u滲氮層硬度和耐磨性高于滲碳層，硬度可達(dá)滲氮層硬度和耐磨性高于滲碳層，硬度可達(dá)6972HRC，且在且在600650高溫下仍能保持較高硬度；高溫下仍能保持較

7、高硬度；u滲氮層具有很高的抗疲勞性和耐蝕性；滲氮層具有很高的抗疲勞性和耐蝕性；u滲氮后不需再進(jìn)行熱處理，可避免熱處理帶來(lái)的變形和其滲氮后不需再進(jìn)行熱處理，可避免熱處理帶來(lái)的變形和其他缺陷；他缺陷；u滲氮溫度較低。滲氮溫度較低。u只適用于中碳合金鋼，需要較長(zhǎng)的工藝時(shí)間才能達(dá)到要求只適用于中碳合金鋼，需要較長(zhǎng)的工藝時(shí)間才能達(dá)到要求的滲氮層。的滲氮層。二、表面形變強(qiáng)化二、表面形變強(qiáng)化n 表面形變強(qiáng)化指使鋼件在常溫下發(fā)生塑性變形表面形變強(qiáng)化指使鋼件在常溫下發(fā)生塑性變形，以，以提高其表面硬度并產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力分布的表提高其表面硬度并產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力分布的表面強(qiáng)化工藝。面強(qiáng)化工藝。n 工藝簡(jiǎn)單，成

8、本低廉，是提高鋼件抗疲勞能力，延工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，是提高鋼件抗疲勞能力，延長(zhǎng)其使用壽命的重要工藝措施。長(zhǎng)其使用壽命的重要工藝措施。1、噴丸、噴丸n 噴丸強(qiáng)化是將大量高速運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到零件表面上，猶如噴丸強(qiáng)化是將大量高速運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到零件表面上，猶如無(wú)數(shù)個(gè)小無(wú)數(shù)個(gè)小錘錘擊錘錘擊金屬表面，使零件表層和次表層發(fā)生一定的金屬表面，使零件表層和次表層發(fā)生一定的塑性變形而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的一種技術(shù)。塑性變形而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的一種技術(shù)。n 應(yīng)用：形狀較復(fù)雜的零件應(yīng)用：形狀較復(fù)雜的零件n 在磨削、電鍍等工序后進(jìn)行在磨削、電鍍等工序后進(jìn)行2、滾壓處理、滾壓處理n 利用自由旋轉(zhuǎn)的淬火鋼滾子對(duì)鋼件的已加工表面進(jìn)行滾壓，利用

9、自由旋轉(zhuǎn)的淬火鋼滾子對(duì)鋼件的已加工表面進(jìn)行滾壓，使之產(chǎn)生塑性變形，壓平鋼件表面的粗糙凸峰，形成有利的使之產(chǎn)生塑性變形，壓平鋼件表面的粗糙凸峰，形成有利的殘余壓應(yīng)力，從而殘余壓應(yīng)力，從而提高工件的耐磨性和抗疲勞能力提高工件的耐磨性和抗疲勞能力。n 應(yīng)用：圓柱面、錐面、平面等形狀比較簡(jiǎn)單的零件應(yīng)用：圓柱面、錐面、平面等形狀比較簡(jiǎn)單的零件三、表面覆層強(qiáng)化三、表面覆層強(qiáng)化n 表面覆層強(qiáng)化是通過(guò)物理或化學(xué)的方法在金屬表面表面覆層強(qiáng)化是通過(guò)物理或化學(xué)的方法在金屬表面涂覆一層或多層其他金屬或非金屬的表面強(qiáng)化工藝。涂覆一層或多層其他金屬或非金屬的表面強(qiáng)化工藝。n 目的：提高鋼件的耐磨性、耐蝕性、耐熱性或進(jìn)行目

10、的：提高鋼件的耐磨性、耐蝕性、耐熱性或進(jìn)行表面裝飾。表面裝飾。1、金屬噴涂技術(shù)、金屬噴涂技術(shù) n 將金屬粉末加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧將金屬粉末加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂熱噴涂。l利用熱噴涂技術(shù)可改善材料利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。及絕緣性等。l廣泛用于包括航空航天、原廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。的幾乎所有領(lǐng)域。等離子熱噴涂等離子熱噴涂2、金屬鍍層、金屬鍍層 n 在基體材料的

11、表面覆上一層或多層金屬鍍層，可以顯著改在基體材料的表面覆上一層或多層金屬鍍層，可以顯著改善其耐磨性、耐蝕性和耐熱性，或獲得其他特殊性能。善其耐磨性、耐蝕性和耐熱性，或獲得其他特殊性能。n 電鍍：工件作為陰極電鍍：工件作為陰極n 化學(xué)鍍：不外加電源的條件下，利用化學(xué)還原的方法在基化學(xué)鍍：不外加電源的條件下，利用化學(xué)還原的方法在基體材料表面催化膜上沉積一層金屬的表面強(qiáng)化方法。體材料表面催化膜上沉積一層金屬的表面強(qiáng)化方法。n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：形狀工件復(fù)雜上也能得到均勻厚度鍍層；鍍層晶粒細(xì)小致密，形狀工件復(fù)雜上也能得到均勻厚度鍍層；鍍層晶粒細(xì)小致密，孔隙與裂紋少；可以在非金屬材料表面沉積金屬層?？紫杜c裂紋

12、少；可以在非金屬材料表面沉積金屬層。n 復(fù)合鍍：電鍍或化學(xué)鍍的溶液中加入適量金屬或非金屬微復(fù)合鍍：電鍍或化學(xué)鍍的溶液中加入適量金屬或非金屬微粒，借助于強(qiáng)烈的攪拌，與基質(zhì)金屬一起均勻沉積而獲得粒，借助于強(qiáng)烈的攪拌，與基質(zhì)金屬一起均勻沉積而獲得特殊性能鍍層的表面強(qiáng)化方法。特殊性能鍍層的表面強(qiáng)化方法。n 應(yīng)用：對(duì)材料有特殊要求。原子能工業(yè)和航天航空工業(yè)應(yīng)用：對(duì)材料有特殊要求。原子能工業(yè)和航天航空工業(yè)3、金屬碳化物覆層氣相沉積法、金屬碳化物覆層氣相沉積法 n 氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過(guò)物理是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過(guò)物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。術(shù)。l根據(jù)沉積過(guò)程的原理不同，根據(jù)沉