金属表面处理工艺及技术87041.ppt

1、金属表面处理工艺，1，表面热处理1，表面淬火，表面淬火，表面淬火是在不改变钢的化学成分和心脏组织的情况下，使用快速加热对表面奥氏体化后淬火强化零件表面的热处理方法。表面淬火目的：使表面具有高硬度、耐磨性和耐久性极限。心脏部在保持一定强度和硬度的条件下，具有充分的可塑性和韧性。手表凝固了。适用于可以承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。轴的感应加热表面淬火，表面淬火材料0.4-0.5%C中碳钢。碳含量过低会降低表面硬度和耐磨性。碳含量过高，心脏韧性下降；铸铁提高了表面的耐磨性。准备热处理工艺：结构钢的淬火回火或标准化。前者用于性能好、要求高的重要部件，而后者用于要求不高的普通部件。目的组织制备：表面

2、淬火；得到最终心脏部位组织。表面淬火后回火为低温回火，不超过200。回火目的保持淬火高硬度，耐磨性，降低内部应力。低温回火后，表面组织为m回。心脏组织为S次(调质)或F S(标准化)。感应加热表面淬火图，表面淬火一般加热方法感应加热：是利用交流电流检测工件表面巨大涡流，快速加热工件表面的方法。感应加热分为高频感应加热频率250-300KHz，硬化层深度0.5-2mm，中频感应加热频率2500-8000Hz，硬化层深度2-10mm。工频感应加热频率为50Hz，硬化层深度为10-15mm，火焰加热：是使用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。费用低廉，但质量不好管理。激光热处理：是利用高能量密度激光加热

3、工件表面的方法。效率高，质量好。第二，化学表面热处理、化学热处理是对特定介质中工件加热绝缘、介质中活性原子渗入工件表面、改变工件表面化学成分和组织及其特性的热处理工艺。化学热处理与表面淬火相比，不仅改变了钢的表面组织，还改变了化学成分。化学热处理也是获得表面硬化韧性能量的方法之一。根据渗透元素，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、其他因素渗透等。常用化学热处理：碳氮共渗、氮化(通常为氮化)、碳氮共渗(通常称为氰化和软氮化)。硫磺渗透，渗硼，渗铝，渗钒，渗铬等。巴兰和磷化处理可以归为表面处理，不属于化学热处理。化学热处理工艺包括分解、吸收、扩散三个基本工序。化学热处理的基本过程，介质(渗透剂)

4、的分解：在释放活性原子的同时分解。渗碳CH42H2 C氮化2 NH 33 h 2 222n工件表面的吸收：活性原子溶于固溶体或与钢中的某些元素形成化合物。原子向内部扩散。氮化扩散层，钢的渗碳是钢的表面渗透碳原子的过程。渗碳目的在保持良好韧性的同时，提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度。渗碳钢是包含0.1-0.25%C的低碳钢。碳越高，心脏的韧性就越低。渗碳机车驱动齿轮、气体渗碳图、渗碳方法气体渗碳方法将工件放入密封炉，在高温渗碳气氛下进行渗碳。渗透剂是气体(气体、液化气体等)或有机液体(煤油、甲醇等)。优点：质量好，效率高；缺点：渗透层组成及深度难以控制，固体渗碳方法将工件埋在渗透剂中，密封后

5、在高温下加热渗碳。渗透剂是木炭。优点：操作简单。缺点：渗透缓慢，劳动条件差。真空渗碳方法将工件放入真空渗碳炉，抽真空，然后用渗碳气体通过加热渗碳。优点：表面质量好，渗碳速度快。真空渗碳炉，渗碳温度：900-950。渗碳层厚度(从表面到过度层的一半的厚度):通常为0.5-2mm。低碳钢渗碳和低温微结构，渗碳层表面碳含量：0.85-1.05为最佳。渗碳和低温组织：表面为p网状Fe3C。心部是F P；中间是过渡区域。，渗碳后热处理淬火低温回火，回火温度160-180。淬火方法是预冷直接淬火，比预冷淬火渗碳后Ar1温度稍高。渗碳后热处理图，一次淬火方法：渗碳后再加热淬火。二次淬火方法：即渗碳后慢慢冷的

6、第一加热心脏Ac3 30-50，精炼心脏；第二次加热用Ac1 30-50精炼表面。渗碳后热处理度，渗碳后慢慢冷却后，用Ac1 30-50淬火低温回火再次加热是一般方法。此时，组织表示表面：m粒子碳化物a(少量)中心：m循环f(淬火时)，钢的氮化，氮化是钢的表面渗透氮原子的过程。包含氮化钢、井气氮化炉、Cr、Mo、Al、Ti、v的中碳钢。常用线号为38CrMoAl。氮化温度不超过500-570渗氮层厚度0.6-0.7mm。常用渗氮方法气体渗氮方法和离子渗氮方法。气体渗氮方法类似于气体渗碳方法，渗透剂是氨。离子氮化法是以电场作用下电离氮离子的高速冲击为阴极的工件。硝化时间比气体氮化时间短，质层脆性

7、小。离子氮化，氮化的特性及应用氮化零件的高表面硬度(6972HRC)，高耐磨性。疲劳强度高。由于表面的压缩应力。工件变形小。原因是氮化温度低，不需要氮化后热处理。耐蚀性好。因为表面形成的氮化物的化学稳定性很高。氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化物层薄。用于耐磨性和精度高的零件，以及耐热性、耐磨性和耐腐蚀性。仪器的小型轴、轻载齿轮和重要的曲轴等。与渗碳相比，氮化层硬度和耐磨性比渗碳层高，硬度为6972HRC，在600650高温下也能保持高硬度。氮化层具有高疲劳和耐蚀性。为了防止热处理引起的变形和其他缺陷，不需要进行氮化后热处理。氮化温度低。仅在中碳合金钢中，实现所需的渗氮层需要很长的工艺时间。第

8、三，加强表面变形，加强表面变形，表示钢构件常温塑性变形，以提高表面硬度，生成有利于残余压缩应力分布的表面强化过程。工艺简单、成本低，是提高钢材抗疲劳能力、延长寿命的重要工艺措施。1，快照锁定，快照锁定是一种技术，将许多高速移动的发射体喷射到零件表面，例如，许多小锤撞击金属表面，使零件表面和子表面产生一定的塑性变形的技术。应用：更复杂的零件采用磨削、电镀等工艺后2、滚动处理、自由旋转的硬化钢辊，滚动钢零件的加工表面，产生塑性变形，通过挤压钢表面的粗糙凸峰形成有利的残余压缩应力，提高工件的耐磨性和疲劳阻力。应用：圆柱、圆锥、平面等造型相对简单的零件，4、表面复盖强化，表面复盖强化是用物理或化学方法

9、在金属表面上涂上其他金属或非金属的一层或多层的表面强化过程。目的：提高钢的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性或进行表面抛光。1，将金属粉末加热到熔化或半熔化状态的金属喷涂技术，通过高压气流喷涂，在工件表面喷射，形成涂层的过程称为热喷涂。使用热喷涂技术提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和绝缘性。它被广泛应用于航空宇宙、原子力、电子等尖端技术等几乎所有领域。将等离子喷涂、2、金属涂层、一层或多层金属涂层附着到底座表面，可以显着提高耐磨性、耐蚀性和耐热性，或获得其他特殊特性。电镀：工件作为阴极化学镀：不使用单独的电源，使用化学还原法在基板材料表面催化剂膜上沉积金属层的表面强化方法。特征：形状工件可以得到复杂均

10、匀的厚度涂层。涂层颗粒小，致密，空隙和裂纹小。非金属材料表面可以沉积金属层。复合电镀：在电镀或化学镀溶液中加入适量金属或非金属粒子，通过强搅拌与基体金属均匀沉积，接受特殊性能涂层的表面强化方法。应用：对材料有特殊要求。原子能产业及航空航天产业，3，金属碳化物涂层气相沉积法，气相沉积技术是指将包含沉积元素的气相物质电沉积在材料表面，形成薄膜的新涂层技术。根据沉积过程的原理，气相沉积技术可分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。物理气相沉积TiAl对象，物理气相沉积(PVD)物理气相沉积是指通过物质从真空状态到原子或分子或离子的汽化和气象过程，在材料表面沉积一层薄膜的技术。物理沉积

11、技术主要包括真空沉积、溅射镀、离子镀三种基本方法。磁控溅射镀膜设备，真空沉积是蒸发成膜物质，在工件表面蒸发或升华成膜的方法。溅射镀在真空中通过辉光放电发件人，氩离子通过电场作用加速阴极的冲击，溅射粒子沉积在工件表面的成膜方法上。离子镀在真空中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子一起沉积在工件表面的成膜方式。多弧离子镀膜机，物理气相沉积适用基体材料和薄膜材料范围广；技术简单，脂肪材料，无污染；得到的膜基粘合力，均匀的膜厚度，密度，针孔减小等优点。广泛应用于机械、航空、电子、光学和轻工业等领域，制造耐磨、耐腐蚀性、耐热性、导电、绝缘、光学、磁性、压电、滑动、超导等薄

12、膜。离子镀产品、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如何在基体、CVD设备、表面相互作用，在基体表面形成金属或化合物薄膜。例如，气体的TiCl4、N2和H2响应于加热的钢的表面，生成TiN，并沉积在钢的表面，形成耐磨的沉积层。化学气相沉积膜具有耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和电气、光学等特殊特性，因此广泛应用于机械制造、航空航天、运输、煤化工等行业。使用表面处理技术、表面修复处理、1、表面处理概述、1表面处理概念、现代物理化学、金属学和热处理等领域的新边缘技术，改变零件表面的状态和特性，与中心优化组合以满足预期性能要求的工艺方法称为表面处理。2表面处理技术的分类，表面强化处理，

13、表面清洁处理，表面装饰处理，表面防腐处理，3常用表面处理方法，涂料和喷涂等，热喷涂，喷丸，表面滚动，表面膨胀，离子镀，激光表面强化，抛光，普通电镀，特殊电镀，喷雾热源可以用作气体火焰、电弧、等离子弧或激光束等。喷涂材料可以是金属、合金、金属氧化物和碳化物、陶瓷和塑料，材料形式可以是导线、棒或粉末。喷涂底座可以是金属、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木材、布、纸等固体材料。2热喷涂特性，生产效率高。每小时喷射材料的重量从几公斤到几十公斤，沉积效率很高。灵活的流程，广泛的复盖范围。热喷涂装置可以小，大小可以小到10毫米内孔(线爆炸喷涂)、桥、塔(火焰线喷涂或电孤独喷涂)，也可以在室内或现场工作。可以全局或

14、部分喷洒。基体和喷涂材料广泛。通过使用不同的材料作为喷雾，可以获得工件表面所需的各种理化特性。工件应力变形较小。矩阵可以保持较低的温度，工件产生的应力变形较小。3热喷涂应用，特殊功能层：更多地用于航空航天和原子能领域，具有高温、隔热、导电、绝缘、膀胱等表面的特定特殊性能。防腐：主要用于大型水闸钢闸门、纸机烘干机、煤矿地下钢结构、高压输电塔、电视天线、大型钢桥、化工厂大型油罐和管道防腐喷涂。防磨损：可通过喷射磨损部件(如风扇主轴、高炉风口、汽车曲轴、机床主轴、机床导轨、柴油机缸套、油田钻杆、农业机械刀片等)进行维修，或在部件易于磨损的部分提前喷射耐磨性。第三，喷丸、喷丸是利用高速喷射的喷砂和铁球

15、改善部分零件机械性能和改变表面状态的工序。说明：喷丸用于提高零件的机械强度和耐磨性、疲劳和耐腐蚀性，还可用于表面消蚀、脱皮和铸造、锻造、焊接零件的残余应力消除等。喷丸法通常是手动操作和机械操作。喷丸通常是直径为0.52mm的沙粒或铁药。砂材料大部分为Al2O3或SiO2。表面处理的效果与药片的大小、喷射速度和持续时间有关。4、表面滚动和膨胀、外部圆和使用的工具、1表面滚动、内部圆滚动和使用的工具、滚动可以在水平汽车床上完成，还可以滚动金属零件的外部圆、内部圆和平面。说明：表面辊对在室温下用硬辊或辊子旋转的工件表面施加压力，向总线方向移动，使工件表面塑性变形，使其硬化，以获得正确的光泽和强化表面

16、。滚动裕度通常为曲面的精细粗糙度平均高度(0.010.02mm)。滚动时，尺寸公差等级可以提高到IT7IT6，Ra值为0.80.1mm，表面硬度为510%，硬化层深度为0.22mm，疲劳强度为1030%。2表面膨胀(挤压或挤压)，膨胀通常在压力机或拉床上进行，245孔壁用于厚金属部件。说明：表面膨胀光是在室温下直径略大于孔直径的球或其他形式的膨胀光工具，通过工件加工的内部孔紧贴在一起，准确、干净、强化的表面。膨胀余量一般为0.070.015mm。膨胀后的尺寸公差等级可达IT7IT5，Ra值可达0.80.025m。5，离子镀，离子镀广泛应用于机械、电子、航空、航天、轻工业、光学和建筑等领域，以制

17、造耐磨、耐腐蚀性、耐热、硬质、导电、磁性和光电转换等涂层。说明：离子镀使涂层材料气化，离子化，通过扩散和电场沉积在零件表面，形成具有与基体紧密结合所需性能的镀层。离子镀的种类很多。光泽好，可从电镀零件的各个方向在表面镀金属或非金属表面镀金属或合金，涂层厚度一般为23毫米。6，激光表面强化，激光表面强化可分为激光相变强化，激光表面合金化处理和激光熔覆处理。说明：激光表面强化用集中激光束照射到钢表面，在很短的时间内，将工件表面的非常薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，在很短的时间内冷却，使工件表面硬化，进行强化。激光表面强化热影响区小，变形小，工件表面干净，易于操作。激光表面强化主要用于冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮和内燃机缸套等部分强化零件。激光表面强化装置昂贵，硬化层深度浅，一般为0.30.5mm。7，光泽，抛光是通常只能获得光滑曲面的零件表面的修整方法。无法提高或保持原始加工精度，根据预处理情况，光泽度Ra值可能为1.60.008m。，磨料分类：1使用机器抛光、高速旋转柔性磨料砂轮和非常精细的磨料进行工件表面滚动和精细切削抛光。砂轮由多层帆布、毡或皮