金属-表面处理工艺.ppt

§3.4~6钢的表面强化工艺一、表面热处理1、表面淬火表面淬火目的：①使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;②心部在保持一定的强度、硬度的条件下具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。①表面淬火用材料⑴0.4-0.5%C的中碳钢。含碳量过低则表面硬度、耐磨性下降。含碳量过高心部韧性下降；⑵铸铁提高其表面耐磨性。②预备热处理⑴工艺：对于结构钢为调质或正火。前者性能高用于要求高的重要件后者用于要求不高的普通件。⑵目的:为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织。③表面淬火后的回火采用低温回火温度不高于200℃。回火目的为降低内应力保留淬火高硬度、耐磨性。④表面淬火+低温回火后的组织表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。感应加热表面淬火示意图感应加热分为：高频感应加热频率为250-300KHz淬硬层深度0.5-2mm中频感应加热频率为2500-8000Hz淬硬层深度2-10mm。工频感应加热频率为50Hz淬硬层深度10-15mm⑵火焰加热:利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低但质量不易控制。⑶激光热处理:利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高质量好。一、表面热处理2、化学表面热处理与表面淬火相比化学热处理不仅改变钢的表层组织还改变其化学成分。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。常用的化学热处理：渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化可以归为表面处理不属于化学热处理。化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。①化学热处理的基本过程②钢的渗碳是指向钢的表面渗入碳原子的过程。气体渗碳法示意图⑵固体渗碳法将工件埋入渗剂中装箱密封后在高温下加热渗碳。渗剂为木炭。优点：操作简单；缺点：渗速慢劳动条件差。④渗碳温度：为900-950℃。渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：一般为0.5-2mm。⑤渗碳后的热处理淬火+低温回火回火温度为160-180℃。淬火方法有：⑴预冷淬火法渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。⑵一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。⑶二次淬火法：即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+30-50℃细化心部；第二次加热为Ac1+30-50℃细化表层。常用方法是渗碳缓冷后重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火。此时组织为：表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透时）⑥钢的氮化⑶常用氮化方法气体氮化法与离子氮化法。气体氮化法与气体渗碳法类似渗剂为氨。离子氮化法是在电场作用下使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比氮化时间短氮化层脆性小。⑷氮化的特点及应用氮化件表面硬度高（69~72HRC）耐磨性高。疲劳强度高。由于表面存在压应力。⑶工件变形小。原因是氮化温度低氮化后不需进行热处理。⑷耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。氮化的缺点：工艺复杂成本高氮化层薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。滲氮与滲碳相比：滲氮层硬度和耐磨性高于滲碳层硬度可达69~72HRC且在600～650℃高温下仍能保持较高硬度；滲氮层具有很高的抗疲劳性和耐蚀性；滲氮后不需再进行热处理可避免热处理带来的变形和其他缺陷；滲氮温度较低。只适用于中碳合金钢需要较长的工艺时间才能达到要求的滲氮层。二、表面形变强化1、喷丸2、滚压处理三、表面覆层强化1、金属喷涂技术2、金属镀层3、金属碳化物覆层～气相沉积法①物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是指在真空条件下用物理的方法真空蒸镀是蒸发成膜材料使其汽化或升华沉积到工件表面形成薄膜的方法。溅射镀是在真空下通过辉光放电来电离氩气氩离子在电场作用下加速轰击阴极溅射下来的粒子沉积到工件表面成膜的方法。离子镀是在真空下利用气体放电技术将蒸发的原子部分电离成离子与同时产生的大量高能中性粒子一起沉积到工件表面成膜的方法。物理气相沉积具有适用的基体材料和膜层材料广泛；工艺简单、省材料、无污染；获得的膜层膜基附着力强、膜层厚度均匀、致密、针孔少等优点。广泛用于机械、航空航天、电子、光学和轻工业等领域制备耐磨、耐蚀、耐热、导电、绝缘、光学、磁性、压电、滑润、超导等薄膜。②化学气相沉积(CVD)化学气相沉积是指在一定温度下混合气体与基体由于化学气相沉积膜层具有良好的耐磨性、耐蚀性、耐热性及电学、光学等特殊性能已被广泛用于机械制造、航空航天、交通运输、煤化工等工业领域。4、非金属覆层四、热处理的工艺性最终热处理（淬火+回火或化学热处理）：一般放在半