金屬表面處理工藝及技術(shù)(已修改)
2025-08-21 15:28 本頁(yè)面
【正文】 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(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。 火焰加熱 感應(yīng)加熱 ? 表面淬火目的： ? ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限 。 ? ② 心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。 ? 適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。 軸的感應(yīng)加熱表面淬火 ? ① 表面淬火用材料 ? ⑴ %C的中碳鋼。 ? 含碳量過(guò)低，則表面硬度、耐磨性下降。 ? 含碳量過(guò)高，心部韌性下降； ? ⑵ 鑄鐵 提高其表面耐磨性。 機(jī)床導(dǎo)軌 表面淬火齒輪 ? ② 預(yù)備熱處理 ? ⑴工藝： ? 對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)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 : ? 為表面淬火作組織準(zhǔn)備； ? 獲得最終心部組織。 回火索氏體 索氏體 ? ③ 表面淬火后的回火 ? 采用低溫回火 ，溫度不高于 200℃ 。 ? 回火目的為降低內(nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性。 ? ④ 表面淬火 +低溫回火后的組織 ? 表層組織為 M回 ；心部組織為 S回 (調(diào)質(zhì) )或 F+S(正火 )。 感應(yīng)加熱表面淬火 感應(yīng)淬火機(jī)床 感應(yīng)加熱表面淬火示意圖 ? ⑤ 表面淬火常用加熱方法 ? ⑴ 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： ? 高頻感應(yīng)加熱 頻率為 250300KHz， 淬硬層深度 傳動(dòng)軸連續(xù)淬火感應(yīng)器 感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖 ? 中頻感應(yīng)加熱 頻 率 為 25008000Hz， 淬硬層深度 210mm。 各種感應(yīng)器 中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機(jī)車凸輪軸 ? 工頻感應(yīng)加熱 ? 頻率為 50Hz,淬硬層深度 1015 mm 各種感應(yīng)器 感應(yīng)穿透加熱 ? ⑵ 火焰加熱 : 利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。 成本低，但質(zhì)量不易控制。 ? ⑶ 激光熱處理 : 利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。 火焰加熱表面淬火示意圖 激光表面熱處理 火焰加熱表面淬火 二、化學(xué)表面熱處理 ? 化學(xué)熱處理是將工件臵于特定介質(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(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。 ? 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。 ? 化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。 ? 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。 可控氣氛滲碳爐 滲碳回火爐 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)蘭、磷化可以歸為表面處理，不屬于化學(xué)熱處理。 化學(xué)熱處理過(guò)程包括 分解、吸收、擴(kuò)散 三個(gè)基本過(guò)程。 ① 化學(xué)熱處理的基本過(guò)程 ? ⑴ 介質(zhì) (滲劑 )的分解 : 分解的同時(shí)釋放出活性原子。 ? 如：滲碳 CH4→2H 2+[C] 氮化 2NH3→3H 2+2[N] ? ⑵ 工件表面的吸收 : 活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。 ? ⑶ 原子向內(nèi)部擴(kuò)散。 氮化擴(kuò)散層 ② 鋼的滲碳 是指向鋼的表面滲入碳原子的過(guò)程。 ? ⑴ 滲碳目的 ? 提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性 。 ? ⑵ 滲碳用鋼 ? 為含 %C的低碳鋼。 碳高則心部韌性降低。 經(jīng)滲碳的機(jī)車從動(dòng)齒輪 氣體滲碳法示意圖 ? ③ 滲碳方法 ? ⑴ 氣體滲碳法 ? 將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。 ? 滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等 )或有機(jī)液體 (煤油、甲醇等 )。 ? 優(yōu)點(diǎn) : 質(zhì)量好 , 效率高； ? 缺點(diǎn) : 滲層成分與深度不易控制 ? ⑵ 固體滲碳法 ? 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。 ? 滲劑為木炭。 ? 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單； ? 缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。 ? ⑶ 真空滲碳法 ? 將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。 ? 優(yōu)點(diǎn) : 表面質(zhì)量好 , 滲碳速度快。 真空滲碳爐 ? ④ 滲碳溫度 ：為 900950℃ 。 ? 滲碳層厚度 （由表面到過(guò)度層一半處的厚度）： 一般為 。 低碳鋼滲碳緩冷后的組織 ? 滲碳層表面含碳量： 以. 05為最好。 ? 滲碳緩冷后組織： 表層為 P+網(wǎng)狀 Fe3CⅡ 。 心部為 F+P。 中間為過(guò)渡區(qū)。 ? ⑤ 滲碳后的熱處理 ? 淬火 +低溫回火 , 回火溫度為 160180℃ 。 淬火方法有： ? ⑴ 預(yù)冷淬火法 ? 滲碳后預(yù)冷到略高于 Ar1溫度直接淬火。 滲碳后的熱處理示意圖 ? ⑵ 一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。 ? ⑶ 二次淬火法： ? 即滲碳緩冷后 第一次加熱為心部 Ac3+3050℃ ， 細(xì)化心部 ；第二次加熱為 Ac1+3050℃ ， 細(xì)化表層 。 滲碳后的熱處理示意圖 ? 常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到 Ac1+3050℃ 淬火 +低溫回火。 此時(shí)組織為： ? 表層： M回 +
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