【正文】 2S油氣田廣泛采用鎳基合金， 鎳基合金是鋼鐵的幾十倍甚至上百倍。要求產(chǎn)品能在 高參數(shù) (如高溫 ,高壓 ,高速 )、 高度自動化 和 惡劣的工況 條件下長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。如各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表，它們在使用過程中會發(fā)生： ? 腐蝕 因為受到氣、水及某些化學(xué)介質(zhì)的作用； ? 磨損 因相互之間相對運(yùn)動而產(chǎn)生； ? 氧化 因溫度過高而發(fā)生； ? 浸蝕 因接觸高溫金屬熔體或其它熔體而被浸蝕，等等。 材料表面工程 主講教師：呂 祥 鴻 西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2/120 l 一、緒論 l 二、表面熱處理 l 三、表面形變強(qiáng)化技術(shù) 目 錄 定義 表面工程技術(shù)是指為滿足特定工程需要 ， 使材料或零件表面具有特殊的成分 、 結(jié)構(gòu)和性能 (或功能 )的化學(xué) 、 物理方法與工藝 。 所有這些都會首先使機(jī)件表面發(fā)生破壞或失效 ,進(jìn)而引起整個機(jī)件的破壞或失效 ,因此 ,表面是防止設(shè)備失效的第一道防線。這就必然對機(jī)件表面的耐磨、耐蝕等性能提出了更高的要求。） ? 更何況在許多情況下也無法找到 一種能夠同時滿足整體和表面要求 的材料。 一、緒 論 ? 表面工程技術(shù)的內(nèi)涵 應(yīng)該包括如下幾個方面： （ 1）表面改性技術(shù) ；（提高零部件表面的耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化性，或裝飾零部件表面） （ 2）表面加工技術(shù) ；（能夠在材料表面加工或制作各種功能元器件的有關(guān)技術(shù)） （ 3）表面合成材料技術(shù) ；（ 借助各種手段在材料表面合成新材料的技術(shù)） （ 4）表面加工三維合成技術(shù) ；（將二維表面加工累積成三維零件的快速原型制造技術(shù)） （ 5）上述幾個要點的組合或綜合 。從不同的角度進(jìn)行歸納，就會有不同的分類。 4表面改性 ：用各種物理、化學(xué)等方法處理表面，使之組成、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變性能，如表面處理、化學(xué)熱處理、電子束表面處理、離子注入等。 一、緒 論 實際上，表面技術(shù)有著廣泛的涵義， 綜合來看 ，大致上可分為以下幾個部分： 1）表面改性技術(shù) 表面改性技術(shù)主要賦予材料（或零部件、元器件）表面以特定的物理、化學(xué)性能的表面工程技術(shù)。 4） 表面合成新材料技術(shù) 表面合成新材料技術(shù)主要指采用特定的表面工程技術(shù)，在材料表面合成常規(guī)工藝方法無法獲得的新材料，或者利用材料的表面加工過程獲得全新材料的工藝。 什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織和性能怎樣？ 淬火后高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱調(diào)質(zhì)。 不僅僅是鋼鐵 ， 凡是能通過整體淬火強(qiáng)化的金屬材料 ， 都可以進(jìn)行表面淬火 。 1低淬透性鋼 是通過提高鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來提高鋼的強(qiáng)度及耐磨性 ，同時嚴(yán)格控制鋼中合金元素的含量以降低鋼材的淬透性 ， 表面淬火后 ，其硬化層可控制在 ~ 。 加熱速度很高時 ， 甚至產(chǎn)生無擴(kuò)散奧氏體相變 。所以表面淬火處理常需要進(jìn)行預(yù)先熱處理，使碳化物或自由鐵素體均勻、細(xì)小地分布。 1－ 45鋼 。 Ⅱ － 過渡區(qū) 。 二、表面熱處理 ? （ 3）表面淬火分類 依據(jù)表面淬火的熱源不同，可分為 : ? 感應(yīng)加熱淬火 ? 火焰淬火 ? 激光淬火 ? 電子束淬火 ? 電阻加熱表面淬火 二、表面熱處理 F感應(yīng)加熱淬火 原理 集膚效應(yīng) v 感應(yīng)線圈通交流電 ， 工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流 ，并在工件內(nèi)自成回路 ， 稱為 “ 渦流 ” 。 ②工件的加熱溫度 對淬硬層性能影響很大。 當(dāng)工件尺寸一定時，比功率越大，加熱速度越快，工件表面能達(dá)到的溫度越高； 252。 二、表面熱處理 ④ 加熱方式 同時加熱 :通電時工件需硬化的表面同時加熱 。 二、表面熱處理 v 表面感應(yīng)加熱淬火優(yōu)缺點 是迄今為止國內(nèi)外使用 最為普遍 的表面淬火技術(shù) ,但存在如下局限性： 252。 二、表面熱處理 F火焰加熱表面淬火 原理 將高溫火焰或燃燒著的熾熱氣體噴向工件表面 ， 使其迅速加熱到淬火溫度 ， 在一定淬火介質(zhì)中冷卻的表面淬火方法 。 ② 生產(chǎn)效率低 。 v 激光加熱速度極快 (105～ 106℃ /s)， 過熱度大 ， 來不及擴(kuò)散均勻化 ， 奧氏體內(nèi)碳及合金濃度不均勻性增大 。 ② 激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調(diào)質(zhì)組織 。 即使表面磨去 ,新接觸面硬度值并未下降 ， 不會發(fā)生淬火層磨損后 ， 磨損加劇的現(xiàn)象 ,耐磨性提高了 50%， 工件使用壽命提高幾倍 ~十幾倍 。 v 熔凝層組織為 鑄態(tài)組織 :沿深度方向為 熔凝層 、 相變硬化層 、 熱影響區(qū) 、 基材 。 激光熔凝可以得到非晶層 ， 大大提高表面耐磨性 、 耐蝕性 。 二、表面熱處理 優(yōu)點 可對無法通過相變硬化進(jìn)行表面強(qiáng)化的材料進(jìn)行處理 。 二、表面熱處理 v 電子束淬火原理與激光淬火非常相似 ， 也不需要淬火介質(zhì) ， 工件對電子束的吸收率一般比激光束的吸收率要大得多 ， 淬硬層深度也高于激光淬火 。 陰極 控制柵極 加速陽極 聚焦系統(tǒng) 電子束斑點 工件 工作臺 電子束加工示意圖 二、表面熱處理 F電阻加熱表面淬火 原理 在工件中通以低壓大電流 ， 利用工件表面或緊靠工件表面的周圍介質(zhì)中形成高電阻而產(chǎn)生的熱效應(yīng)將工件表面快速加熱到相變溫度之上并淬火的工藝方法 。 v 特點： 電阻加熱表面淬火技術(shù)的共同特點是工藝簡單 ， 設(shè)備費用低 ，工件變形小 。 三、表面形變強(qiáng)化技術(shù) ? 原理 將高速彈丸流噴射到工件表面 ,使工件表層發(fā)生塑性變形 ,