材料表面工程-第二讲

1、材料表面工程材料表面工程主讲教师：吕主讲教师：吕 祥祥 鸿鸿西安石油大学材料科学与工程学院西安石油大学材料科学与工程学院1l 一、热扩渗一、热扩渗l 二、热喷涂二、热喷涂l 三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊目目 录录一、热扩渗一、热扩渗1. 热扩渗概述及分类热扩渗概述及分类 2. 热扩渗原理热扩渗原理 3. 热扩渗工艺热扩渗工艺 3 1.热扩渗概述及分类热扩渗概述及分类v定义定义-通过加热扩散把一通过加热扩散把一(或几或几)种元素渗入金属表面，形成扩散合种元素渗入金属表面，形成扩散合金层的工艺。金层的工艺。 所形成的合金层叫做叫做热扩渗层所形成的合金层叫做叫做热扩渗层(简称渗层简称渗层)。 选

2、择不同热扩渗材料选择不同热扩渗材料(基体和渗剂基体和渗剂)，可改变渗入元素，得到组织性能，可改变渗入元素，得到组织性能不同的表面不同的表面(如耐蚀、耐磨、耐氧化等如耐蚀、耐磨、耐氧化等)。v渗层特点渗层特点-渗层与基体金属间形成合金，即渗层与基体金属间形成合金，即冶金结合冶金结合。结合非常牢。结合非常牢固，渗层不易脱落。固，渗层不易脱落。一、热扩渗一、热扩渗4v形成渗层基本条件形成渗层基本条件F渗入元素与基体金属能够形成固溶体或金属化合物渗入元素与基体金属能够形成固溶体或金属化合物;F渗入元素与基体金属有直接接触渗入元素与基体金属有直接接触;F渗入元素在基体金属中有一定的渗入速度渗入元素在基体

3、金属中有一定的渗入速度;F对于由化学反应提供活性原子的，该反应必须满足热力学条件：对于由化学反应提供活性原子的，该反应必须满足热力学条件：反应进行，平衡常数反应进行，平衡常数1%。一、热扩渗一、热扩渗5v渗层形成机理渗层形成机理F产生产生渗剂元素的渗剂元素的活性原子活性原子;F活性原子活性原子吸附吸附于基体表面，并被表面于基体表面，并被表面吸收吸收形成固溶体或金属间化合物形成固溶体或金属间化合物;F渗剂元素原子向内部渗剂元素原子向内部扩散扩散，基体原子向渗层，基体原子向渗层扩散扩散，渗层增长。，渗层增长。v 热扩渗过程中扩散机理热扩渗过程中扩散机理 间隙式扩散机理间隙式扩散机理 置换式扩散机理

4、置换式扩散机理 空位式扩散机理空位式扩散机理金属元素金属元素非金属元素非金属元素一、热扩渗一、热扩渗6v热扩渗影响因素热扩渗影响因素热扩渗初始阶段热扩渗初始阶段:溶入原子的扩渗速度受产生渗剂活性原子的溶入原子的扩渗速度受产生渗剂活性原子的反应速度反应速度控制；控制；而当渗层达到一定厚度时，扩渗速度取决于而当渗层达到一定厚度时，扩渗速度取决于扩散速度扩散速度。 影响化学影响化学反应速度反应速度的因素的因素:反应物浓度，反应温度，活化剂反应物浓度，反应温度，活化剂(催化剂催化剂);(如钢中渗如钢中渗CrCr时，渗剂中往往加入少量活性剂时，渗剂中往往加入少量活性剂NHNH4 4ClCl，分解出的，分

5、解出的HClHCl气还原钢表面气还原钢表面氧化膜，使表面活化，加速扩渗过程。氧化膜，使表面活化，加速扩渗过程。) )影响影响扩扩散速度散速度的因素的因素:热扩渗温度和时间，基体内部晶体缺陷。热扩渗温度和时间，基体内部晶体缺陷。一、热扩渗一、热扩渗7v渗层组织特征渗层组织特征F形形成连续固溶体的扩散成连续固溶体的扩散纯扩散纯扩散；F伴随新相产生的扩散伴随新相产生的扩散反应扩散反应扩散；F二元合金渗层一般不会出现两相共二元合金渗层一般不会出现两相共存区存区。一、热扩渗一、热扩渗8v热扩渗工艺分类热扩渗工艺分类按温度分为按温度分为:F高温热扩渗高温热扩渗910渗速快，渗层厚，工件变形大，整个基体发生

6、相变渗速快，渗层厚，工件变形大，整个基体发生相变;F中温热扩渗中温热扩渗720910 ;F低温热扩渗低温热扩渗720 渗层薄，但基体无相变，工件变形小，适于精密工件表面强化。渗层薄，但基体无相变，工件变形小，适于精密工件表面强化。按渗入元素化学成分特点分为按渗入元素化学成分特点分为:F非金属元素热扩渗非金属元素热扩渗渗碳，渗氮，等渗碳，渗氮，等;F金属元素热扩渗金属元素热扩渗渗铝，渗锌，等渗铝，渗锌，等;F金属金属-非金属多元共渗非金属多元共渗Ti+C，Al+Si 共渗，等。共渗，等。 按扩渗时渗剂物质状态分为按扩渗时渗剂物质状态分为:F气体热扩渗气体热扩渗;液体热扩渗液体热扩渗;固体热扩渗固

7、体热扩渗;复合热扩渗复合热扩渗;等离子体热扩渗等离子体热扩渗。一、热扩渗一、热扩渗9 2. 热扩渗原理热扩渗原理u（1）固渗法）固渗法(固体热扩渗固体热扩渗)v定义定义-把工件放入固体渗剂中把工件放入固体渗剂中(或用固体渗剂包裹工件或用固体渗剂包裹工件)加热到一定温度保加热到一定温度保温一定时间，使工件表面渗入某种元素或多种元素。温一定时间，使工件表面渗入某种元素或多种元素。v固渗法固渗法优点优点-设备简单，操作容易，适用于形状复杂的工件；设备简单，操作容易，适用于形状复杂的工件；v固渗法固渗法缺点缺点-渗层组织和深度都难以控制，尺寸、数量受限制，效率低，渗层组织和深度都难以控制，尺寸、数量受

8、限制，效率低， 处理温度高，时间长，基体强度有所降低，能耗高，劳动条件差处理温度高，时间长，基体强度有所降低，能耗高，劳动条件差(粉尘粉尘)。一、热扩渗一、热扩渗10v固渗法分类固渗法分类-粉末包渗法和膏剂法粉末包渗法和膏剂法 。F 粉末包渗法：粉末包渗法：最普通，最悠久的固体热扩渗法最普通，最悠久的固体热扩渗法 。把工件埋入装有欲渗金属粉末、。把工件埋入装有欲渗金属粉末、防粘结粉末和活性剂的混合物防粘结粉末和活性剂的混合物(粉末渗剂粉末渗剂)的容器中，然后密封容器，高温加热使的容器中，然后密封容器，高温加热使欲渗金属发生热扩渗。欲渗金属发生热扩渗。F 膏剂法：膏剂法：将粉末渗剂与粘结剂按适当

9、的比例将粉末渗剂与粘结剂按适当的比例调成膏剂，然后涂在金属表面，干燥后调成膏剂，然后涂在金属表面，干燥后(多数多数要求在非氧化环境中要求在非氧化环境中)加热扩散形成渗层。加热扩散形成渗层。 膏剂中供渗剂含量高，只加抗粘结剂，不加膏剂中供渗剂含量高，只加抗粘结剂，不加填充剂。填充剂。一、热扩渗一、热扩渗11u（2）液渗法）液渗法F定义定义-将工件浸漬在熔融液体中，使工件表面渗入某种元素或多种元素的工艺方法将工件浸漬在熔融液体中，使工件表面渗入某种元素或多种元素的工艺方法 。F分类分类-热浸法、熔烧法、盐浴法热浸法、熔烧法、盐浴法v热浸法：热浸法：将工件直接浸入某一液态金属中，经较短时间即形成合金

10、渗层。当将工件直接浸入某一液态金属中，经较短时间即形成合金渗层。当浸渍时间极短时，所形成的镀层只是附着层而不是扩散层，与基体金属结合浸渍时间极短时，所形成的镀层只是附着层而不是扩散层，与基体金属结合不牢固，因此一般在热浸镀后还要加热使镀层扩散，形成合金层不牢固，因此一般在热浸镀后还要加热使镀层扩散，形成合金层 。 优点优点:设备简单，容易操作，生产效率高。设备简单，容易操作，生产效率高。缺点缺点:镀层厚度不易均匀，只适于热扩渗熔点较低的金属。镀层厚度不易均匀，只适于热扩渗熔点较低的金属。一、热扩渗一、热扩渗12热浸渗过程的三个步骤热浸渗过程的三个步骤:F铁基表面溶解，形成合金层铁基表面溶解，形

11、成合金层; F合金层中渗入原子向内扩散，形成固溶体或化合物合金层中渗入原子向内扩散，形成固溶体或化合物; F合金层外包络一层纯金属。合金层外包络一层纯金属。以热浸铝为例以热浸铝为例:F 形成形成Fe-Al合金层合金层，FeAl3相相; F Al向内扩散向内扩散，FeAl3相增厚相增厚，出现出现Fe2Al5相相; F Fe2Al5相沿扩散方向长大为柱状晶相沿扩散方向长大为柱状晶。热浸铝后形成的渗层组织热浸铝后形成的渗层组织:F由表向里依次为纯铝，由表向里依次为纯铝，FeAl3相，相，Fe2Al5相。相。一、热扩渗一、热扩渗13v熔烧法熔烧法-把扩渗金属或合金粉末加粘结剂后制成料浆，再将料浆均匀涂

12、覆于工件表面，把扩渗金属或合金粉末加粘结剂后制成料浆，再将料浆均匀涂覆于工件表面，干燥后在惰性气体或真空环境中以稍高于料浆配方熔点的温度加热烧结，通过液固干燥后在惰性气体或真空环境中以稍高于料浆配方熔点的温度加热烧结，通过液固相扩散而形成合金渗层。相扩散而形成合金渗层。 优点优点:与热浸法比，渗层成分及厚度均较均匀，并且热传递性好，渗速快。与热浸法比，渗层成分及厚度均较均匀，并且热传递性好，渗速快。v盐浴法盐浴法-在盐浴中使工件表面渗入某种或几种元素的工艺方法。在盐浴中使工件表面渗入某种或几种元素的工艺方法。 其扩渗原理有两种其扩渗原理有两种:一是由组成盐浴的物质作渗剂，一是由组成盐浴的物质作

13、渗剂，利用它们之间的反应产生活性原子，使工件表面渗入某利用它们之间的反应产生活性原子，使工件表面渗入某一种或几种元素一种或几种元素;二是用盐浴作载体，另加入渗剂，二是用盐浴作载体，另加入渗剂，利用盐浴的热运动运载渗剂与工件表面接触，使工件利用盐浴的热运动运载渗剂与工件表面接触，使工件表面渗入某一种或几种元素。表面渗入某一种或几种元素。一、热扩渗一、热扩渗14u（3） 气渗法气渗法v定义定义-气体热扩渗是把工件置于含有渗剂原子的气体介质中加热到渗剂气体热扩渗是把工件置于含有渗剂原子的气体介质中加热到渗剂原子能在其基体中产生显著扩散的温度，使工件表面获得该渗剂元素的原子能在其基体中产生显著扩散的温

14、度，使工件表面获得该渗剂元素的工艺过程。工艺过程。v优点优点-是工件渗层厚度均匀，易控制；容易实现机械化、自动化生产；是工件渗层厚度均匀，易控制；容易实现机械化、自动化生产；劳动条件好，环境污染小。劳动条件好，环境污染小。v缺点缺点-是设备一次性投资较大。是设备一次性投资较大。v分类分类-常规气体法、低压气体法。常规气体法、低压气体法。一、热扩渗一、热扩渗15v常规气体法常规气体法-在常压下进行的热扩渗工艺，目前应用最为广泛。在常压下进行的热扩渗工艺，目前应用最为广泛。其生产量占整个热扩渗工艺的近其生产量占整个热扩渗工艺的近70%。v低压气体法低压气体法-是将工件放入低压容器内加热，通入渗剂，

15、使工件表是将工件放入低压容器内加热，通入渗剂，使工件表面渗入某种元素的工艺过程，实际上是将真空技术用于气体热扩面渗入某种元素的工艺过程，实际上是将真空技术用于气体热扩渗。渗。(防止氧化、去除氧化膜及油脂。使表面洁净而处于活化状态防止氧化、去除氧化膜及油脂。使表面洁净而处于活化状态)一、热扩渗一、热扩渗16u（4） 复合渗法复合渗法复合渗实际是固渗的发展。采用其他镀层手段先在工件表面制造复合渗实际是固渗的发展。采用其他镀层手段先在工件表面制造一固相镀一固相镀(涂涂)层，然后加热工件层，然后加热工件(连同涂层连同涂层)，使之产生扩散形成扩散渗层，使之产生扩散形成扩散渗层，从而减少或消除原镀层的多孔

16、性，提高镀层结合力。从而减少或消除原镀层的多孔性，提高镀层结合力。-如如:普通加热炉加热，高频感应加热，通电加热，辉光放普通加热炉加热，高频感应加热，通电加热，辉光放电加热，电子束加热，离子束加热等。电加热，电子束加热，离子束加热等。电泳渗、喷镀渗、电镀渗、化学镀渗、真空镀渗电泳渗、喷镀渗、电镀渗、化学镀渗、真空镀渗一、热扩渗一、热扩渗17先用电泳镀的方法做成镀层，然后加热扩散形成表面合先用电泳镀的方法做成镀层，然后加热扩散形成表面合金层。电泳镀是一种较新的电镀方法，将要镀金属微粒用溶剂金层。电泳镀是一种较新的电镀方法，将要镀金属微粒用溶剂做成悬浮液，加入充电剂使其形成带电粒子，在直流电场作用

17、做成悬浮液，加入充电剂使其形成带电粒子，在直流电场作用下这些粒子就向液体中带异号电荷的工件运动，并在工件表面下这些粒子就向液体中带异号电荷的工件运动，并在工件表面上放电、沉积。上放电、沉积。 渗层厚度均匀，外观光洁，工艺简便，生产率高。渗层厚度均匀，外观光洁，工艺简便，生产率高。 用热喷涂的方法先把欲渗金属喷到工件表面上，然后进行用热喷涂的方法先把欲渗金属喷到工件表面上，然后进行扩散，从而达到扩渗的目的。该法改善了热喷涂涂层的质量。扩散，从而达到扩渗的目的。该法改善了热喷涂涂层的质量。一、热扩渗一、热扩渗18u（5） 离子轰击扩渗法离子轰击扩渗法利用低真空气体辉光放电利用低真空气体辉光放电等离

18、子体等离子体轰击工件表面进行扩渗。等离子体是轰击工件表面进行扩渗。等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，可以看作是状物质，可以看作是“电离的气体电离的气体”，它呈电中性，广泛存在于宇宙中，常被，它呈电中性，广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态物质存在的第四态。 等离子体中离子活性比原子高，加上电场的作用，因此渗速较高，质量等离子体中离子活性比原子高，加上电场的作用，因此渗速较高，质量较好。较好。除除离子氮化离子氮化已经成熟，包括渗

19、碳在内的离子渗金属尚在研发之中。已经成熟，包括渗碳在内的离子渗金属尚在研发之中。 一、热扩渗一、热扩渗19 3. 热扩渗工艺热扩渗工艺u （1）固体热扩渗）固体热扩渗-固体粉末渗硼固体粉末渗硼 v渗硼剂渗硼剂:供硼剂供硼剂(硼铁、碳化硼、无水硼砂硼铁、碳化硼、无水硼砂)，催渗剂催渗剂(卤化物卤化物)，填充剂填充剂(碳化碳化硅硅,氧化铝氧化铝)。将工件放入渗硼箱，四周填充渗硼剂，将渗硼箱密封后放入。将工件放入渗硼箱，四周填充渗硼剂，将渗硼箱密封后放入加热炉中加热保温。加热炉中加热保温。一、热扩渗一、热扩渗20Fe-B共晶温度为共晶温度为1146，渗硼处理温度渗硼处理温度:900 1000，时间时

20、间15h。对变形有要求的钢件渗硼温度一般为。对变形有要求的钢件渗硼温度一般为850900。所得渗层为。所得渗层为FeB、FeB2表面层表面层，渗层与基体间硬度渗层与基体间硬度陡降。陡降。FeB、FeB2硬度高、脆性大。硬度高、脆性大。硬度，硬度， FeB显微硬度显微硬度18002200HV，FeB2显微硬度显微硬度12001800HV；强度与耐磨性强度与耐磨性，抗拉强度和韧性降低，耐磨损，抗拉强度和韧性降低，耐磨损能力非常好；能力非常好；耐腐蚀性能耐腐蚀性能，耐硫酸、盐酸、磷酸的水溶液腐蚀，耐硫酸、盐酸、磷酸的水溶液腐蚀，但不耐硝酸和海水腐蚀；但不耐硝酸和海水腐蚀；抗高温氧化性能抗高温氧化性能

21、，在空气中加热到，在空气中加热到800保持保持40h，氧化增重甚微。，氧化增重甚微。一、热扩渗一、热扩渗21u （2）液体热扩渗）液体热扩渗 热浸锌广泛用于钢板，水管，钢丝，螺栓热浸锌广泛用于钢板，水管，钢丝，螺栓(母母)。 渗铝是提高钢材抗硫化物腐蚀有效方法。渗铝是提高钢材抗硫化物腐蚀有效方法。 铁锌合金层铁锌合金层基体基体纯锌层纯锌层表面表面内部内部一、热扩渗一、热扩渗22F锌液温度锌液温度:440465, 温度温度浸锌层塑性浸锌层塑性，锌锅寿命锌锅寿命; 温度温度锌液粘度大锌液粘度大，浸锌层厚度及不均匀性浸锌层厚度及不均匀性;F浸锌时间及抽出速度浸锌时间及抽出速度: 浸锌时间浸锌时间合金

22、层合金层 ; 抽出速度抽出速度纯锌层纯锌层，太慢太慢纯锌层太薄纯锌层太薄，浸锌层塑性降低浸锌层塑性降低; 太快太快附着过量锌凸凹不平。附着过量锌凸凹不平。一、热扩渗一、热扩渗23F工件基体化学成分工件基体化学成分:C、Si、Cr、Mn合金层厚度合金层厚度；F铝液成分铝液成分:Si增加铝液流动性增加铝液流动性合金层厚度硬度合金层厚度硬度，与此相反与此相反，Fe增增大铝液粘度大铝液粘度合金层厚度合金层厚度；F浸铝温度和时间。浸铝温度和时间。 一、热扩渗一、热扩渗24 -德国德国1974；盐浴氮碳共渗工艺；盐浴氮碳共渗工艺:在在550600盐盐浴浴(CNO2-含量在含量在3438%)中；保温一定时间

23、出炉冷却中；保温一定时间出炉冷却(空冷、油冷、水空冷、油冷、水冷、专用盐浴中冷却冷、专用盐浴中冷却)。 -法国法国1970年代末。硫氮碳共渗工艺年代末。硫氮碳共渗工艺:由于硫的由于硫的渗入，工件具有优良的耐磨减摩、抗咬死、抗疲劳性能、改善耐蚀性渗入，工件具有优良的耐磨减摩、抗咬死、抗疲劳性能、改善耐蚀性(不锈钢除外不锈钢除外)。 一、热扩渗一、热扩渗25u （3）气体热扩渗）气体热扩渗 将低碳钢将低碳钢(低碳合金钢低碳合金钢)在增碳活性气氛中加热到在增碳活性气氛中加热到900950，使活性碳原子进入钢表面，使表面成为高碳钢，通过，使活性碳原子进入钢表面，使表面成为高碳钢，通过淬火和低温回火，使

24、工件表面高硬耐磨，心部塑韧性好。淬火和低温回火，使工件表面高硬耐磨，心部塑韧性好。 常用于常用于汽车、拖拉机齿轮、凸轮轴等零件。汽车、拖拉机齿轮、凸轮轴等零件。温度和时间；温度和时间；渗碳气氛渗碳气氛碳势；碳势；钢化学成分，钢化学成分，碳化物形成元素碳化物形成元素 渗层渗层C含量。含量。一、热扩渗一、热扩渗26F按按渗碳气体的产生方法及种类渗碳气体的产生方法及种类分为：滴注式气体渗碳；吸热式气体分为：滴注式气体渗碳；吸热式气体渗碳；氮基气氛渗碳。渗碳；氮基气氛渗碳。F按按渗碳层深度不同渗碳层深度不同分为分为:浅层渗碳浅层渗碳(1.5mm),1630h。F按按所用设备所用设备分为分为:周期气体加

25、热炉周期气体加热炉(井式，卧式井式，卧式)；连续气体加热炉；连续气体加热炉(网网带输送式，推杆式带输送式，推杆式)。一、热扩渗一、热扩渗27F 表面硬度表面硬度、渗碳层深度渗碳层深度、心部硬度心部硬度是衡量渗碳件合格的三大指标。是衡量渗碳件合格的三大指标。 F 表面硬度表面硬度决定于表面碳含量决定于表面碳含量;F 渗碳层深度渗碳层深度取决于负荷和心部材料强度取决于负荷和心部材料强度;F心部组织心部组织应为低应为低C马氏体马氏体(索氏体索氏体)，心部硬度太高，零件耐冲击及耐，心部硬度太高，零件耐冲击及耐疲劳性差；心部硬度太低，容易造成心部屈服而导致渗层剥落，导致疲劳性差；心部硬度太低，容易造成心

26、部屈服而导致渗层剥落，导致零件过早破坏。零件过早破坏。一、热扩渗一、热扩渗28F渗剂一般为氨气或氨的化合物，一般在井式气体炉中进行。渗剂一般为氨气或氨的化合物，一般在井式气体炉中进行。F 渗氮层硬度可达渗氮层硬度可达9501200HV，具有耐磨性、疲劳强度、红硬性、抗咬合能，具有耐磨性、疲劳强度、红硬性、抗咬合能力。渗氮温度低力。渗氮温度低(480570)。F 由于温度低，所需时间较长由于温度低，所需时间较长(数十至上百小时数十至上百小时)，成本高，渗层薄，脆性大，成本高，渗层薄，脆性大，不能承受过高压力或载荷。不能承受过高压力或载荷。F 多用于销轴类零件，渗氮前需进行调质处理多用于销轴类零件

27、，渗氮前需进行调质处理 。F碳氮共渗碳氮共渗: 780930，以渗碳为主；，以渗碳为主；F氮碳共渗氮碳共渗: 520580，以渗氮为主，以渗氮为主软氮化。软氮化。一、热扩渗一、热扩渗29u （4）离子轰击扩渗法）离子轰击扩渗法离子渗氮离子渗氮 -利用辉光放电，将含氮气体介质电离后渗入工件表利用辉光放电，将含氮气体介质电离后渗入工件表面，获得表面渗层。离子渗氮炉内抽真空至面，获得表面渗层。离子渗氮炉内抽真空至1.33Pa左右，通入少量左右，通入少量氨至氨至70Pa，阴极，阴极(工件工件)与阳极间加直流高压，使炉内气体放电，氮与阳极间加直流高压，使炉内气体放电，氮和氢离子在高压电场作用下冲向工件表

28、面，产生大量的热并使氮原和氢离子在高压电场作用下冲向工件表面，产生大量的热并使氮原子子(氮离子氮离子)吸附于工件表面，并向内扩散。吸附于工件表面，并向内扩散。 一、热扩渗一、热扩渗30F 温度温度渗层厚度渗层厚度；F 时间时间渗层相组织变化渗层相组织变化(减少，减少，增多增多)；F 气体成分，纯气体成分，纯N2不如不如N2+H2和和NH3好；好；F 炉气气压，辉光放电电压和电流密度。炉气气压，辉光放电电压和电流密度。 F 硬度，硬度，与气体渗氮硬度分布不同；与气体渗氮硬度分布不同；F 疲劳强度疲劳强度，随扩散层厚度增加而增大；，随扩散层厚度增加而增大；F 韧性，韧性，仅扩散层无化合物层的渗氮层

29、韧性好；仅扩散层无化合物层的渗氮层韧性好；F 耐磨性，耐磨性，随含随含N量增大提高，但到一定值则降低。量增大提高，但到一定值则降低。 一、热扩渗一、热扩渗3132/120l 一、热扩渗一、热扩渗l 二、热喷涂二、热喷涂l 三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊目目 录录1.热喷涂技术概述及特点热喷涂技术概述及特点2.燃烧法热喷涂燃烧法热喷涂3.电加热法热喷涂电加热法热喷涂4.热喷涂涂层质量评定热喷涂涂层质量评定二、热喷涂二、热喷涂33 1.热喷涂技术概述及特点热喷涂技术概述及特点采用各种热源使采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体，然后用高速气体使涂层材料使涂

30、层材料分散细化并高速撞击到基体表面分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层，以提高零件耐蚀、形成涂层，以提高零件耐蚀、耐磨、耐高温等性能。耐磨、耐高温等性能。造纸厂轧辊表面喷涂造纸厂轧辊表面喷涂WC叶轮表面热喷涂叶轮表面热喷涂二、热喷涂二、热喷涂34v瑞士人肖普瑞士人肖普1910年发明，到年发明，到20世纪世纪5060年代，等离子体技术出现后年代，等离子体技术出现后有突破性发展。有突破性发展。v热喷涂技术最初应用于航天和航空工业中热喷涂技术最初应用于航天和航空工业中， 并迅速向民用工业部门并迅速向民用工业部门转移转移， 现已广泛推广应用。现已广泛推广应用。二、热喷涂二、热喷涂35F 取材范围广取材

31、范围广:几乎所有的几乎所有的金属金属、合金合金、陶瓷陶瓷、以及塑料、尼龙等以及塑料、尼龙等有机高分子材料有机高分子材料都都可以作为喷涂材料可以作为喷涂材料;F 可用于各种基体可用于各种基体:在在金属金属、陶瓷器具陶瓷器具、玻璃玻璃、石膏石膏等固体都可以进行喷涂等固体都可以进行喷涂;F 基体温度低、基材变形小基体温度低、基材变形小:基体温度可控制在基体温度可控制在30200， 不变形、不弱化。不变形、不弱化。F 工效高、操作灵活工效高、操作灵活:操作程序少，速度快，如对同样厚度的膜层，时间比电镀少得多。操作程序少，速度快，如对同样厚度的膜层，时间比电镀少得多。F 被喷涂工件大小不受限制被喷涂工件

32、大小不受限制:既可对大型设备进行大面积喷涂，也可对工件的局部进行既可对大型设备进行大面积喷涂，也可对工件的局部进行喷涂；既可喷涂零件，又可对制成后的结构物进行喷涂。喷涂；既可喷涂零件，又可对制成后的结构物进行喷涂。F 涂层厚度容易控制涂层厚度容易控制:薄者可为几十微米，厚者可为几毫米。薄者可为几十微米，厚者可为几毫米。F 缺点缺点:热效率低热效率低，材料利用率低材料利用率低，结合强度低结合强度低等。等。 二、热喷涂二、热喷涂36 F.应具有较宽的液相区，易分解应具有较宽的液相区，易分解(挥发挥发)材料材料(如碳化钨如碳化钨)一般采用复合材料喷涂，如镍一般采用复合材料喷涂，如镍-碳化碳化钨钨;F

33、.形状尺寸要求形状尺寸要求:线材线材13mm，粉末粉末1100m ，难以制备为线材的难以制备为线材的，可制成棒材或带材。可制成棒材或带材。 金属金属、陶瓷陶瓷、塑料塑料、复合材料。复合材料。F.金属热喷涂材料金属热喷涂材料一般有一般有线材线材和和粉末粉末两种形式。两种形式。制备方法制备方法:线材线材-拉拔拉拔，粉末，粉末-雾化法雾化法。粉末材料表面积大，氧化程度高，优先使用线材。但粉末制备简单、灵活，成分不受限制，粉末材料表面积大，氧化程度高，优先使用线材。但粉末制备简单、灵活，成分不受限制， 小批量热喷涂一般采用粉末材料。小批量热喷涂一般采用粉末材料。 二、热喷涂二、热喷涂37F.陶瓷热喷涂

34、材料陶瓷热喷涂材料 主要形式是主要形式是粉末粉末。制备方法制备方法:熔融破碎熔融破碎、化学共沉淀化学共沉淀、喷雾干燥喷雾干燥等。等。非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷(如碳化钨如碳化钨)在喷涂中易挥发或分解，热喷涂主要集中在氧化物陶在喷涂中易挥发或分解，热喷涂主要集中在氧化物陶瓷材料上瓷材料上(如如Al2O3、Al2O3TiO2、ZrO2Y2O3、Cr2O3)。 F.塑料热喷涂材料塑料热喷涂材料热喷涂塑料层比传统的刷涂、静电喷涂塑料涂层的热喷涂塑料层比传统的刷涂、静电喷涂塑料涂层的成本低成本低、投资少投资少、涂层厚涂层厚 度度与工作场地无限制与工作场地无限制、不含溶剂不含溶剂、符合环保要求符合环保要求。

35、采用的塑料涂层材料采用的塑料涂层材料熔化温度范围应较宽熔化温度范围应较宽、粘度较低粘度较低、热稳定性应好热稳定性应好，一般采，一般采用用粉末粉末形式。形式。 二、热喷涂二、热喷涂38F.热喷涂用复合材料热喷涂用复合材料 两种两种:一类是为适应热喷涂工艺而制备的复合材料一类是为适应热喷涂工艺而制备的复合材料，例如，为防止碳化钨材料，例如，为防止碳化钨材料在喷涂中氧化分解而制备的镍包碳化钨复合粉末材料，它们是当前热喷在喷涂中氧化分解而制备的镍包碳化钨复合粉末材料，它们是当前热喷涂用复合材料的主流；涂用复合材料的主流；另一类是通过增强相增强涂层性能的复合材料另一类是通过增强相增强涂层性能的复合材料，

36、如纤维增强涂层材料，如纤维增强涂层材料，这类材料目前还在研究探索过程中。这类材料目前还在研究探索过程中。二、热喷涂二、热喷涂39F 首先是喷涂材料被加热达到首先是喷涂材料被加热达到熔化或半熔化熔化或半熔化状态状态;F 紧接着是熔滴紧接着是熔滴雾化雾化阶段；然后是被气流或热源射流推动向前喷射的阶段；然后是被气流或热源射流推动向前喷射的飞行飞行阶段；阶段；F 最后以一定的动能最后以一定的动能冲击冲击基体表面，产生强烈基体表面，产生强烈碰撞碰撞展平成扁平状涂层并瞬间展平成扁平状涂层并瞬间凝固凝固。二、热喷涂二、热喷涂40F 喷涂层是由无数喷涂层是由无数变形粒子互相交错呈波浪式层状堆叠变形粒子互相交错

37、呈波浪式层状堆叠在一起的组织结构。在一起的组织结构。F 涂层中颗粒间涂层中颗粒间存在孔隙或空洞存在孔隙或空洞，孔隙率一般为，孔隙率一般为115。涂层中。涂层中伴有氧化物夹伴有氧化物夹杂杂。F 采用采用高温热源高温热源(如等离子弧如等离子弧)、超音速喷涂超音速喷涂、低压或保护气氛低压或保护气氛，可减少以上缺陷。，可减少以上缺陷。二、热喷涂二、热喷涂41F 涂层与基体表面涂层与基体表面的结合的结合结合强度称为结合强度称为结合力结合力;F 涂层内部涂层内部的结合的结合结合强度称为结合强度称为内聚力内聚力。 通常认为涂层结合机理有以下几种方式通常认为涂层结合机理有以下几种方式: 机械结合机械结合。碰撞

38、成扁平状并随基体表面起伏的颗粒，由于凸凹不平的表面互相嵌合，碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒，由于凸凹不平的表面互相嵌合，形成机械钉扎而结合。一般说来，涂层与基体表面的结合以机械结合为主。形成机械钉扎而结合。一般说来，涂层与基体表面的结合以机械结合为主。冶金冶金-化学结合化学结合。涂层和基体表面涂层和基体表面出现扩散和合金化出现扩散和合金化时的一种结合类型，在结合面时的一种结合类型，在结合面上上生成金属间化合物或固溶体生成金属间化合物或固溶体。 物理结合物理结合。由由范德华力范德华力(次价键次价键)形成的颗粒与基体表面的结合。形成的颗粒与基体表面的结合。二、热喷涂二、热喷涂42熔融颗粒碰撞基

39、体表面时，在产生变形的同时，受激冷而凝固，从而产生微观熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时，受激冷而凝固，从而产生微观收缩应力，收缩应力，涂层外层受拉应力涂层外层受拉应力；基体基体(涂层内层涂层内层)产生压应力产生压应力。该残余应力与该残余应力与喷涂热条件喷涂热条件及及涂层与基体物理性质差异涂层与基体物理性质差异有关。有关。该应力随涂层厚度加大而增加，直至涂层断裂或从基体上剥离。该应力随涂层厚度加大而增加，直至涂层断裂或从基体上剥离。涂层残余应力的预防涂层残余应力的预防F进行预处理，以使应力分散，并限制其收缩应变，如吹砂后的粗糙表面能抑进行预处理，以使应力分散，并限制其收缩应变，如吹砂后的

40、粗糙表面能抑制和控制这种收缩应变。制和控制这种收缩应变。F较大的粗糙度，即宏观粗化，如开沟槽、车螺纹等，不但有助于涂层结构的较大的粗糙度，即宏观粗化，如开沟槽、车螺纹等，不但有助于涂层结构的形成，而且可以使收缩应力限制在局部范围内。形成，而且可以使收缩应力限制在局部范围内。二、热喷涂二、热喷涂43表面预处理表面预处理清洗，清洗，粗化粗化，粘结底层，粘结底层 热喷涂热喷涂热能，热能与喷涂材料作用，颗粒与基体作用热能，热能与喷涂材料作用，颗粒与基体作用后处理后处理封孔封孔，密实化，密实化机加工机加工车削，磨削，抛光车削，磨削，抛光二、热喷涂二、热喷涂44二、热喷涂二、热喷涂F 一般按照一般按照热源

41、的种类热源的种类,喷涂材料的形态喷涂材料的形态,加热和结合方式加热和结合方式及及涂层的功能涂层的功能来分。来分。F 按涂层的功能分为耐腐按涂层的功能分为耐腐,耐磨耐磨,隔热等涂层隔热等涂层;F 按加热和结合方式可分为喷涂和喷熔按加热和结合方式可分为喷涂和喷熔:前者是基体不熔化前者是基体不熔化,涂层与基体形成机械结合涂层与基体形成机械结合;后者后者涂层重熔涂层重熔,涂层与基体互溶扩散形成冶金结合。涂层与基体互溶扩散形成冶金结合。 常用的分类是根据热源不同常用的分类是根据热源不同, ,分为分为燃烧法燃烧法和和电加热法电加热法两大类两大类, ,同时根据同时根据喷涂用喷涂用材料的形式材料的形式和和喷涂

42、时的气氛环境喷涂时的气氛环境还可进一步分类。还可进一步分类。45 2.燃烧法热喷涂燃烧法热喷涂u （1）火焰喷涂）火焰喷涂通过氧乙炔气体燃烧提供热量加热熔化喷涂材料，通过压缩气体雾通过氧乙炔气体燃烧提供热量加热熔化喷涂材料，通过压缩气体雾化并加速喷涂材料，随后在基体上沉积成涂层。除乙炔外，也可用甲基乙化并加速喷涂材料，随后在基体上沉积成涂层。除乙炔外，也可用甲基乙炔、丙二烯、丙烷、氢气或天然气。炔、丙二烯、丙烷、氢气或天然气。 根据喷涂材料的形式，火焰喷涂包括根据喷涂材料的形式，火焰喷涂包括线材火焰喷涂线材火焰喷涂和和粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂，另外，把另外，把超音速喷涂超音速喷涂归入此类。归入

43、此类。 设备投资少，操作容易，无电力要求，沉积效率高；设备投资少，操作容易，无电力要求，沉积效率高；涂层氧含量多，空隙多，结合弱。涂层氧含量多，空隙多，结合弱。二、热喷涂二、热喷涂46F 线材火焰喷涂法线材火焰喷涂法线材送入喷枪后，由喷枪驱动轮连续输送到喷嘴，在喷嘴前线材送入喷枪后，由喷枪驱动轮连续输送到喷嘴，在喷嘴前端被火焰加热熔化，然后被压缩空气雾化并加速喷涂在基体表面。端被火焰加热熔化，然后被压缩空气雾化并加速喷涂在基体表面。二、热喷涂二、热喷涂47F粉末火焰喷涂法粉末火焰喷涂法喷涂材料是粉末。用少量气体将喷涂粉末输送到喷嘴前端，通喷涂材料是粉末。用少量气体将喷涂粉末输送到喷嘴前端，通过

44、燃气加热、熔化并加速喷涂到基体表面。过燃气加热、熔化并加速喷涂到基体表面。二、热喷涂二、热喷涂48F超音速火焰喷涂法超音速火焰喷涂法燃气与助燃剂燃气与助燃剂(O2)以一定比例导入燃烧室内混合，燃烧产生高以一定比例导入燃烧室内混合，燃烧产生高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。送粉气温气体以高速通过膨胀管获得超音速。送粉气(Ar或或N2)将粉末定量送入将粉末定量送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上高温燃气中，一同射出喷涂于工件上(演示演示)。二、热喷涂二、热喷涂49u （2）爆炸喷涂）爆炸喷涂氧气和乙炔点火燃烧，氧气和乙炔点火燃烧，气体膨胀产生爆炸气体膨胀产生爆炸，释放出，释放出热能和冲击波热能和

45、冲击波，热能使喷涂热能使喷涂粉末熔化粉末熔化，冲击波则使熔融粉末以，冲击波则使熔融粉末以700800m/s的速度的速度喷射喷射到工到工件表面上形成涂层。件表面上形成涂层。 二、热喷涂二、热喷涂50最大特点是最大特点是粒子飞行速度高粒子飞行速度高，动能大动能大。所以涂层和基体的。所以涂层和基体的结合强度结合强度高高，最高可超过，最高可超过85Mpa；涂层；涂层致密致密，气孔率很低气孔率很低，可达理论致密度，可达理论致密度的的99.9；杂质含量低杂质含量低。爆炸喷涂可喷涂金属，金属陶瓷及陶瓷材料，但是由于该设备价格爆炸喷涂可喷涂金属，金属陶瓷及陶瓷材料，但是由于该设备价格高，噪音大，属氧化性气氛等

46、原因，国内外应用还不广泛。高，噪音大，属氧化性气氛等原因，国内外应用还不广泛。 二、热喷涂二、热喷涂51 3.3.电加热法热喷涂电加热法热喷涂u （1 1）电弧喷涂）电弧喷涂在两根焊丝状的金属材料之间产生电弧，电弧产生的热使金在两根焊丝状的金属材料之间产生电弧，电弧产生的热使金属焊丝熔化，然后被压缩空气喷向基体表面而形成涂层。属焊丝熔化，然后被压缩空气喷向基体表面而形成涂层。 二、热喷涂二、热喷涂52只能用于只能用于具有导电性能的线材具有导电性能的线材， 主要用于喷涂锌铝防腐蚀涂层、不主要用于喷涂锌铝防腐蚀涂层、不锈钢涂层、高铬钢涂层，以及大型零件表面修复与强化。锈钢涂层、高铬钢涂层，以及大型

47、零件表面修复与强化。 比火焰喷涂粉末粒子含热量更大，粒子飞行速度更快，形成比火焰喷涂粉末粒子含热量更大，粒子飞行速度更快，形成局部局部微冶金结合微冶金结合可能性要大。所以，涂层结合强度较火焰喷涂高可能性要大。所以，涂层结合强度较火焰喷涂高1.52.0倍，最高可达倍，最高可达40Mpa；理论致密度可达；理论致密度可达7090%。 具有成本低，一次性投资少，使用方便等优点具有成本低，一次性投资少，使用方便等优点 。二、热喷涂二、热喷涂53u （2）等离子喷涂）等离子喷涂采用等离子火焰作为热源对喷涂材料加热。等离子喷涂技术采用等离子火焰作为热源对喷涂材料加热。等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后发展的新型

48、多用途精密喷涂方法。是继火焰喷涂之后发展的新型多用途精密喷涂方法。二、热喷涂二、热喷涂54v喷枪由铜阳极嘴和钨阴极头组成，都采用高压水冷却。喷枪由铜阳极嘴和钨阴极头组成，都采用高压水冷却。v离子气由阴极流向阳极，经压缩后从阳极喷射出去。压缩的等离子弧离子气由阴极流向阳极，经压缩后从阳极喷射出去。压缩的等离子弧喷出后，离子气急剧膨胀，加速到亚音速或超音速，焰心最高温度可喷出后，离子气急剧膨胀，加速到亚音速或超音速，焰心最高温度可达达2000030000。二、热喷涂二、热喷涂55v粉末送入方式：一种是粉末送入方式：一种是外送式外送式，即在喷嘴之外的区域送入等离子体焰，即在喷嘴之外的区域送入等离子体

49、焰心中；另一种是心中；另一种是内送式内送式，是用送粉管将粉末从喷嘴内部送到等离子体，是用送粉管将粉末从喷嘴内部送到等离子体火焰中。火焰中。二、热喷涂二、热喷涂56焰流温度高，喷涂材料适应面广，特别适合喷涂高熔点材料。焰流温度高，喷涂材料适应面广，特别适合喷涂高熔点材料。喷涂层的密度可达理论密度的喷涂层的密度可达理论密度的8598，真空喷涂可达，真空喷涂可达9599.5，结合强度也很高，结合强度也很高(3070Mpa)，而且涂层中夹杂较少。，而且涂层中夹杂较少。二、热喷涂二、热喷涂57 4. 热喷涂涂层质量评定热喷涂涂层质量评定F简单几何形状：游标卡尺，千分尺简单几何形状：游标卡尺，千分尺;F形

50、状复杂：磁性法和涡流法测厚仪。形状复杂：磁性法和涡流法测厚仪。阿基米德方法；金相法。阿基米德方法；金相法。拉伸法，热振法。拉伸法，热振法。金相显微镜，金相显微镜，SEM，TEM。二、热喷涂二、热喷涂58l 一、热扩渗一、热扩渗l 二、热喷涂二、热喷涂l 三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊目目 录录 1.热喷焊概述热喷焊概述 2.热喷焊工艺分类热喷焊工艺分类 3.堆焊概述堆焊概述 4.堆焊工艺分类堆焊工艺分类三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊60采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化, 涂层涂层-基体、涂层内颗基体、涂层内颗粒间冶金结合粒间冶金结

51、合,消除孔隙。消除孔隙。 u（1）热喷焊的概念）热喷焊的概念 1. 热喷焊概述热喷焊概述三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊61v热喷焊层热喷焊层组织致密组织致密,冶金缺陷少冶金缺陷少,结合强度高结合强度高;u（2）热喷焊的特点）热喷焊的特点 v热喷焊材料须与基材热喷焊材料须与基材相匹配相匹配,选材范围窄选材范围窄;v热喷焊中热喷焊中基材的变形基材的变形比热喷涂大的多比热喷涂大的多 ;v喷焊层与喷焊材料喷焊层与喷焊材料成分有差别成分有差别;%100BAB 基材熔入喷焊层质量分数称为基材熔入喷焊层质量分数称为“稀释率稀释率”： 三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊62u（3）热喷焊材料）热喷焊材料 v

52、常用常用粉末粉末,粒径比热喷涂稍粗大。粒径比热喷涂稍粗大。v 分为分为合金粉末合金粉末和和金属陶瓷复合粉末金属陶瓷复合粉末。v 为保证焊接性能为保证焊接性能,陶瓷含量陶瓷含量50%。v 喷焊材料熔点应比基材低喷焊材料熔点应比基材低,应有自熔性应有自熔性(自脱氧造渣自脱氧造渣)。v 自熔性合金：自熔性合金：v 镍基镍基,钴基钴基,铁基合金中添加硼、硅等元素。铁基合金中添加硼、硅等元素。v 铜基合金中添加硅、锡、磷、硼等元素。铜基合金中添加硅、锡、磷、硼等元素。 三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊63根据热源不同根据热源不同,可分为可分为氧乙炔火焰氧乙炔火焰喷焊喷焊和和等离子喷焊等离子喷焊两种两种

53、。u（1）热喷焊的分类）热喷焊的分类氧乙炔火焰喷焊等离子喷焊 2.热喷焊工艺分类热喷焊工艺分类三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊64v 设备简单设备简单,喷焊枪喷焊枪、氧气瓶氧气瓶、乙炔瓶乙炔瓶。v 喷焊枪与普通气焊枪区别喷焊枪与普通气焊枪区别有粉末输送机构。有粉末输送机构。 u（2）氧乙炔火焰喷焊）氧乙炔火焰喷焊三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊65三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊66 主要有主要有预处理预处理、喷焊喷焊及及后处理后处理三步。三步。火焰喷焊工艺过程：火焰喷焊工艺过程：F预处理：预处理：喷焊前基材表面必须喷焊前基材表面必须清洁干净清洁干净,可可喷砂喷砂处理。处理。 .喷粉和重熔喷粉

54、和重熔“一步法一步法”或或“二步法二步法”。 一步法一步法边喷粉边熔化边喷粉边熔化; 特点特点:沉积效率高沉积效率高,但涂层厚度不易控制。但涂层厚度不易控制。 二步法二步法先喷涂粉末先喷涂粉末,再将涂层熔化再将涂层熔化; 特点特点:涂层厚度均匀涂层厚度均匀,颗粒间隙小颗粒间隙小,润湿性好润湿性好,结合力高。结合力高。F喷焊：喷焊：包括包括预热预热、喷粉喷粉和和重熔重熔。 .预热：湿气蒸发预热：湿气蒸发,减少应力减少应力,提高喷粉沉积效率。提高喷粉沉积效率。 F后处理后处理 喷焊后缓冷喷焊后缓冷,以免焊层开裂。以免焊层开裂。 零件喷焊后已经回火零件喷焊后已经回火,如强度不足如强度不足,需进行热处

55、理。需进行热处理。三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊67v兼具喷涂和堆焊优点兼具喷涂和堆焊优点“中间中间”技术技术F 表面光滑平整表面光滑平整热喷涂热喷涂;F 无气孔无气孔,无氧化夹杂无氧化夹杂堆焊。堆焊。火焰喷焊特点：火焰喷焊特点：v喷焊层互熔区窄喷焊层互熔区窄,稀释率低稀释率低,结合强度高结合强度高,耐冲蚀磨损性能好耐冲蚀磨损性能好,常用于风机叶片。常用于风机叶片。v设备简单设备简单,操作容易操作容易,应用范围广。应用范围广。三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊68等离子弧使表面形成熔池等离子弧使表面形成熔池,同时粉末在弧柱中熔化同时粉末在弧柱中熔化(半半熔化熔化),随焰流喷射到熔池随焰流喷射到

56、熔池,凝固形成喷焊层。凝固形成喷焊层。u（3）等离子喷焊）等离子喷焊三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊69F 等离子喷涂时等离子喷涂时, 工件不带电工件不带电, 非转移弧。非转移弧。F 等离子喷焊等离子喷焊,非转移弧和转移弧的联合弧。非转移弧和转移弧的联合弧。 转移弧是主要热源转移弧是主要热源, ,称为主弧。先引燃非转移弧称为主弧。先引燃非转移弧, ,然后建立转移弧。然后建立转移弧。喷焊等离子弧喷焊等离子弧三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊70 与等离子喷涂设备基本相似与等离子喷涂设备基本相似,主要区别主要区别:F若单电源若单电源,不太稳定不太稳定,常用两台电源分别向非转移弧和转移弧供电。常用两台

57、电源分别向非转移弧和转移弧供电。F喷焊枪喷嘴压缩比喷焊枪喷嘴压缩比(等离子通道长度等离子通道长度/直径直径)较小较小,喷焊等离子弧较软喷焊等离子弧较软, 稀释率低稀释率低。等离子喷焊设备等离子喷焊设备F前、后处理工艺与火焰喷焊相同。前、后处理工艺与火焰喷焊相同。F但工艺参数更多但工艺参数更多,如转移弧电压和电流、非转移弧电流、喷焊速度、送粉量等。如转移弧电压和电流、非转移弧电流、喷焊速度、送粉量等。F生产效率高生产效率高;稀释率低稀释率低;F工艺稳定性好工艺稳定性好,易自动化易自动化;F喷焊层成分、组织均匀、平整光滑喷焊层成分、组织均匀、平整光滑,涂层厚度容易控制。涂层厚度容易控制。等离子喷焊

58、焊工艺过程等离子喷焊焊工艺过程等离子喷焊特点等离子喷焊特点三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊71 用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。 u（1）堆焊的概念）堆焊的概念 堆焊修复前的辊套堆焊修复前的辊套堆焊修复后的辊套堆焊修复后的辊套 修复零件或增加其耐磨、耐热、耐蚀等性能。修复零件或增加其耐磨、耐热、耐蚀等性能。 3.堆焊概述堆焊概述三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊72F堆焊层与基体相容性非常重要。堆焊层与基体相容性非常重要。F由于成分不同由于成分不同,堆焊时必定产生过渡层堆焊时必定产生过渡层, 脆性过渡层将严重恶化堆焊

59、层性能。脆性过渡层将严重恶化堆焊层性能。 u（2）堆焊层）堆焊层 堆焊层的形成堆焊层的形成 基体基体-堆焊层分界堆焊层分界熔合区熔合区:包括包括熔合熔合线线、过渡层过渡层。三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊73F应尽量避免或控制过渡层的产生和长大。应尽量避免或控制过渡层的产生和长大。F合理选用堆焊材料合理选用堆焊材料( (考虑相容性考虑相容性) )是最有效的方法。是最有效的方法。 导致焊层开裂影响焊层质量大量脆性金属间化合物成分偏析性能不良的过渡层各层结晶特点不同晶体缺陷过渡层晶格畸变晶格类型有差别成分偏析成分变化三、热喷焊和堆焊三、热喷焊和堆焊74F化学相容性化学相容性 冶金学冶金学(化学化学)相容性取决于液相容性取决于液(固固)态的互溶性以及是否产生金属间化合物。态的互溶性以及是否产生金属间化合物。 选材时不仅要考虑使用性能要求选材时不仅要考虑使用性能要求,更要满足化学相容性要求。更要满足化学相容性要求。堆焊层的相容性堆焊层的相容性 F 物理相容性物理相容性 即熔化温度、膨胀系数、热导率等物理性能的差异。即熔化温度