电子束表面改性处理

电子束表面改性处理电子束表面改性处理电子束的产生及材料表层的作用电子束表面处理的主要特点电子束表面处理工艺电子有电子枪发射，在加速电压的作用下，速度高达光速的2/3。高速运动的电子具有波的性质。当高速电子束照射到金属表面时，电子能深入金属表面一定深度，与基体金属的原子核及电子发生相互作用。由于与核的质量差别极大，电子与原子核的碰撞可看作为弹性碰撞，因此，能量传递主要是通过电子束与金属表层电子碰撞而完成的，所传递的能量立即以热能的形式传与金属表层原子，从而使被处理金属的表层温度迅速升高。

目前电子束加速电压达150kV，输出功率150kW，能量密度达10MW/m,这是激光器无法比拟的。电子束的产生及材料表层的作用电子枪由加热灯丝、阴极、阳极、聚束极、电磁透镜、偏转系统和合轴系统等组成.电子束的产生及工作原理电子束的产生如图所示电子束表面处理的主要特点加热和冷却速度快;将金属材料表面由室温加热到奥氏体化温度或熔化温度仅几分之一到千分之一秒，其冷却速度可达到106℃/s~108℃/s.工件经电子束表面处理后的变形小，几乎不影响表面，可大大减小精加工的研磨留量；与激光表面处理相比，工艺成本低；能量利用率高：在真空条件下进行，保证处理中工件表面不被氧化，工件表面质量高，但真空带来诸多不便；电子束与金属表面耦合性好.因此电子束处理工件前，工件表面不需加吸收涂层.电子束表面处理的主要特点电子束能量的控制比激光束方便，通过灯丝电流和加速电压很容易实施准确控制，并开发了微机控制系统。如图电子束表面处理工艺电子束表面淬火；电子束表面重熔处理；电子束表面合金化处理；电子束表面非晶化处理电子束表面淬火

可用于各种碳钢及合金钢。淬硬层深度随设备功率增大而增加，随扫描速度增大而减小。淬火组织与材料有关，如45钢表面可得到针状M，最高硬度达62.5HRC，20Cr钢表面可得到低碳M，最高硬度达40～41HRC。电子束以极高的速度轰击工件表面，能使工件表面以3000～5000℃/s的速度急速升温，在极短时间内（1/3~1/5s）达到1000℃，使之达到奥氏体状态，但工件表层以下、以及没有受到电子束轰击的区域温度末变，处于冷态。当电子束离开后，表层的热量向冷态的基体传导而以很快的速度（大于临界冷速）冷却，而完成工件表层“自冷”淬火。电子束表面重熔处理；采用电子束轰击金属表面，使表面产生局部熔化并快速凝固化，从而获得细小晶粒组织，提高表面强度与韧性。此外，电子束重熔可使表层中各组成相得化学元素重新分布，降低元素的微观偏析，改善工件的表面性能。由于电子束重熔在真空下进行，表面重熔是有利于去除工件表层的气体，因此可有效的提高铝合金和钛合金表面处理质量。

先将具有特殊性能的合金粉末涂敷在金属表面上，再用电子束轰击加热熔化，或在电子束作用的同时加入所需合金粉末使其熔融在工件表面，形成一层新的合金表面。如果提高电子束功率，材料表面会发生熔化，若在熔池中添加合金元素即可进行电子束合金化。功率密度约为相变强化的3倍以上。形成的合金层，主要用来提高表面的耐磨、耐蚀与耐热性能。一般选择W、Ti、B、Mo等元素及其碳化物作为合金化原料提高材料耐磨性;选择Ni、Cr等元素则可提高材料的抗腐蚀性能;而适当添加Co、Ni、Si等元素能改善合金化效果.

电子束表面合金化处理

与激光表面非晶化处理相似，只是热源不同。由于电子束的能量密度很高，在电子束极短的轰击时间内，金属表层迅速熔化，造成熔化区与基体的温度梯度很大。这样，随后的冷却过程中，熔化区得到急冷，金属液来不及结晶而形成非晶态。这一表层几乎保留了融化时液态金属的均匀性，可直接使用，也可进一步处理以获得所需性能。电子束表面非晶化处理工模具涂层：汽车离合器凸轮电子束表面处理

在工模具表面沉积硬的耐磨涂层可以使工模具的寿命提高4-6倍,

这些