一文看懂金屬表面處理工藝

一、表面熱處理表面淬火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行淬火以強化零件表面的熱處理方法。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。感應(yīng)加熱利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。感應(yīng)加熱分為：1.高頻感應(yīng)加熱，頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm；2.中頻感應(yīng)加熱，頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm；3.工頻感應(yīng)加熱，頻率為50Hz，淬硬層深度10-15mm?；鹧婕訜崂靡胰不鹧嬷苯蛹訜峁ぜ砻娴姆椒ā３杀镜?，但質(zhì)量不易控制。激光加熱利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。激光表面強化可分為激光相變強化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。激光表面強化主要用于局部強化的零件，如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼刀具、齒輪及內(nèi)燃機缸套等。發(fā)藍和磷化發(fā)藍鋼材或鋼件在空氣-水蒸氣或化學(xué)藥物中加熱到適當溫度使其表面形成一層藍色或黑色氧化膜的工藝。也稱發(fā)黑。常用于精密儀器、光學(xué)儀器、工具、硬度塊及機械行業(yè)中的標準件等。磷化工件（鋼鐵或鋁、鋅件）浸入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過程，稱之為磷化。磷化廣泛應(yīng)用于防蝕技術(shù)，金屬冷變形加工工業(yè)。二、化學(xué)表面熱處理化學(xué)表面熱處理化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織，進而改變其性能的熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。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。根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等?；瘜W(xué)熱處理過程包括分解、吸收、擴散三個基本過程。常用的化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮（俗稱氮化）、碳氮共滲（俗稱氰化和軟氮化）等。滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。發(fā)藍、磷化可以歸為表面處理，不屬于化學(xué)熱處理。滲碳和氮化對比滲碳氮化目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，提高耐蝕性。用材含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。常用方法氣體滲碳法、固體滲碳法、真空滲碳法氣體氮化法、離子氮化法溫度900～950℃500～570℃表面厚度一般為0.5～2mm不超過0.6～0.7mm優(yōu)點--溫度較低，硬度、耐磨性、抗疲勞性更高，耐蝕性更好，無需再熱處理，可避免熱處理帶來的變形和其他缺陷缺點--工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄用途廣泛用于飛機﹑汽車和拖拉機等的機械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。

三、表面形變強化表面形變強化表面形變強化指使鋼件在常溫下發(fā)生塑性變形形成表面壓應(yīng)力，以提高其表面硬度并產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力分布的表面強化工藝。工藝簡單，成本低廉，是提高鋼件抗疲勞能力，延長其使用壽命的重要工藝措施。噴丸噴丸強化是將大量高速運動的彈丸噴射到零件表面上，猶如無數(shù)個小錘錘擊金屬表面，使零件表層和次表層發(fā)生一定的塑性變形而實現(xiàn)強化的一種技術(shù)。應(yīng)用：形狀較復(fù)雜的零件，在磨削、電鍍等工序后進行。滾壓處理利用自由旋轉(zhuǎn)的淬火鋼滾子對鋼件的已加工表面進行滾壓，使之產(chǎn)生塑性變形，壓平鋼件表面的粗糙凸峰，形成有利的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件的耐磨性和抗疲勞能力。應(yīng)用：圓柱面、錐面、平面等形狀比較簡單的零件表面脹光（擠光或擠壓）表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形狀的脹光工具擠過工件已加工的內(nèi)孔，以獲得準確，光潔和強化的表面。四、表面覆層強化表面覆層強化表面覆層強化是通過物理或化學(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化工藝。目的：提高鋼件的耐磨性、耐蝕性、耐熱性或進行表面裝飾。金屬噴涂技術(shù)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熱噴涂。利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。金屬鍍層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。有電鍍、化學(xué)鍍、復(fù)合鍍、滲鍍、熱浸鍍、真空蒸鍍、噴鍍、離子鍍、濺射等方法。金屬碳化物覆層～氣相沉積法氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩大類。物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。物理沉積技術(shù)主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)N基本方法。物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。化學(xué)氣相沉積（CVD）化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)等特殊性能，已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業(yè)領(lǐng)域。五、表面潔化及裝飾拋光拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預(yù)加工狀況不同，拋光后的Ra值可達1.6～0.008mm。機械拋光包括輪式拋光、滾筒拋光和振動拋光。化學(xué)拋光將金屬零件浸入特制的化學(xué)溶液中，利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現(xiàn)象實現(xiàn)零件表面的拋光。電