【正文】 氮化層組織 38CrMoAl氮化層硬度 ? ⑶ 工件變形小。 原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。 ? ⑷ 耐蝕性好。 因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。 ? 氮化的缺點(diǎn)： 工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。 ? 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。 縫紉機(jī)用氮化件 經(jīng)氮化的機(jī)車曲軸 第十節(jié) 表面處理新技術(shù) ? 近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開發(fā)出許多新的工藝方法，這里只介紹主要的幾種。 全方位離子注入與沉積設(shè)備 一、熱噴涂技術(shù) ? 將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂 。 ? 利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。 ? 廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。 等離子熱噴涂 ? 涂層的結(jié)構(gòu) ? 熱噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯(cuò)呈波浪式堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，粒子之間存在著孔隙和氧化物夾雜缺陷。 ? 噴涂層與基體之間以及噴涂層中顆粒之間主要 熱噴涂層組織 是通過鑲嵌、咬合、填塞等機(jī)械形式連接的，其次是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。 ? 熱噴涂方法 ? 常用的熱噴涂方法有： ? ① 火焰噴涂 : 多用氧 乙炔火焰作為熱源。 ? ② 電弧噴涂 : 絲狀噴涂材料作為自耗電極、電弧作為熱源的噴涂方法 ? ③ 等離子噴涂 : 是一種利用等離子弧作為熱源進(jìn)行噴涂的方法。 火焰熱噴涂 電弧熱噴涂 等離子噴涂 ? 熱噴涂的特點(diǎn)及應(yīng)用 ? ⑴工藝靈活： 熱噴涂的對象小到Φ10mm的內(nèi)孔 , 大到鐵塔、橋梁 ,可整體噴涂，也可局部噴涂 ? ⑵基體及噴涂材料廣泛： 基體可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬、合金及塑料、陶瓷等 ? ⑶ 涂層可控 : 從幾十 ?m到幾 mm ? ⑷ 生產(chǎn)效率高 ? ⑸工件變形?。?基體材料溫度不超過 250℃ (冷工藝 ) 渦輪葉片的熱障涂層(熱噴涂層) 由于涂層材料的種類很多，所獲得的涂層性能差異很大，可應(yīng)用于各種材料的表面保護(hù)、強(qiáng)化及修復(fù)并滿足特殊功能的需要。 熱噴涂 二、氣相沉積技術(shù) ? 氣相沉積技術(shù) 是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。 ? 根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)可分為 物理氣相沉積(PVD) 和 化學(xué)氣相沉積 (CVD)兩大類。 物理氣相沉積 TiAl靶 ? 物理氣相沉積（ PVD） ? 物理氣相沉積 是指在真空條件下，用物理的方法， 使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。 ? 物理沉積技術(shù)主要包括 真空蒸鍍 、 濺射鍍 、離子鍍 三種基本方法。 磁控濺射鍍膜設(shè)備 ? 真空蒸鍍 是蒸發(fā)成膜材料使其汽化或升華沉積到工件表面形成薄膜的方法。 真空蒸鍍 TiN活塞環(huán) 真空蒸鍍Al膜的塑料制品 ? 濺射鍍 是在真空下通過輝光放電來電離氬氣，氬離子在電場作用下加速轟擊陰極，濺射下來的粒子沉積到工件表面成膜的方法。 濺射鍍示意圖 磁控濺射鍍膜機(jī) 磁控濺射鍍 Al的塑料制品 ? 離子鍍 是在真空下利用氣體放電技術(shù)，將蒸發(fā)的原子部分電離成離子，與同時(shí)產(chǎn)生的大量高能中性粒 多弧離子鍍膜機(jī) 子一起沉積到工件表面成膜的方法。 ? 物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強(qiáng)、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點(diǎn)。 ? 廣泛用于機(jī)械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等 離子鍍產(chǎn)品 領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。 ? 化學(xué)氣相沉積 (CVD) ? 化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體 CVD設(shè)備 表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。 例如，氣態(tài)的 TiCl4與 N2和 H2在受熱鋼的表面反應(yīng)生成 TiN，并沉積在鋼的表面形成耐磨抗蝕的沉積層。 化學(xué)氣相沉積 由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)等特殊性能，已被廣泛用于機(jī)械制造、航空航天、交通運(yùn)輸、煤化工等工業(yè)領(lǐng)域。 經(jīng) CVD處理的模具 經(jīng) CVD處理的活塞環(huán) 三、三束表面改性技術(shù) ? 三束表面改性技術(shù) 是指將 激光束 、 電子束 和 離子束(合稱“三束” )等具有高能量密度的能源 (一般大于103W/cm2)施加到材料表面，使之發(fā)生物理、化學(xué)變化，以獲得特殊表面性能的技術(shù)。 激光束加工 電子束加工 等離子束加工 進(jìn)行快速加熱和快速冷卻，使表層的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生大幅度改變 （如形成微晶、納米晶、非晶、亞穩(wěn)成分固溶體和化合物等） ，從而獲得所需要的特殊性能。 ? 束流技術(shù)還具有能量利用率高、工件變形小、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。 ? 由于這些束流具有極高的能量密度，可對材料表面 離子束濺射系統(tǒng) ? 激光束表面改性技術(shù) ? 激光束能量密度高 (106W/cm2)，可在短時(shí)間內(nèi)將工件表面快速加熱或融化 , 而心部溫度基本不變 。 當(dāng)激 ? 光輻射停止后，由于散熱速度快，又會產(chǎn)生“自激冷”。 ? 激光表面改性技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾方面 : CO2激光器 ? ⑴ 激光表面淬火 （激光相變硬化） ? 激光表面淬火件硬度高（比普通淬火高 15~20%）、耐磨、耐疲勞，變形極小，表面光亮。 ? 已廣泛用于發(fā)動機(jī)缸套、滾動軸承圈、機(jī)床導(dǎo)軌、冷作模具等。 激光表面淬火件 激光表面淬火 ? ⑵ 激光表面合金化 ? 預(yù)先用鍍膜或噴涂等技術(shù)把所要求的合金元素涂敷到工件表面，再用激光束照射涂敷表面，使表面膜與基 體材料表層融合在一起并迅速凝固，從而形成成分與結(jié)構(gòu)均不同于基體的、具有特殊性能的合金化表層。 ? 已成功用于發(fā)動機(jī)閥座和活塞環(huán)、渦輪葉片等零件的性能和壽命的改善。 激光合金化熱剪斷刀 ? 電子束表面改性技術(shù)是以在電場中高速移動的電子作為載能體 ,電子束的能量密度最高可達(dá) 109W/cm2。 ? 除所使用的熱源不同 外，電子束表面改性技術(shù)與激光束表面改性技術(shù)的原理和工藝基本類似。 ? 凡激光束可進(jìn)行的處理，電子束也都可進(jìn)行。 電子束表面改性裝置 ? 電子束表面改性技術(shù) ? 與激光束表面改性技術(shù)相比，電子束表面改性技術(shù)還具有以下特點(diǎn) : ? ① 由于電子束具有更高的能量密度， 所以加熱的尺寸范圍和深度更大。 ? ②設(shè)備投資較低，操作較方便 （無需象激光束處理那樣在處理之前進(jìn)行“黑化”）。 ? ③因需要真空條件，故零件的尺寸受到限制。 電子束物理氣相沉積 ? 離子注入表面改性技術(shù) ? 離子注入 是指在真空下，將注入元素離子在幾萬至幾十萬電子伏特電場作用下高速注入材料表面，使材料表面層的物理、化學(xué)和機(jī)械性能發(fā)生變化的方法。 離子注入航空液壓泵配流盤 離子注入設(shè)備 ? 離子注入的特點(diǎn)是： ? 可注入任何元素， 不受固溶度和熱平衡的限制； ? 注入溫度可控， 不氧化、不變形； ? 注入層厚度可控， 注入元素分布均勻； ? 注入層與基體結(jié)合牢固， 無明顯界面； ? 可同時(shí)注入多種元素，也可獲得兩層或兩層以上性能不同的復(fù)合層。 離子注入機(jī) ? 通過離子注入可提高材料的耐磨性、耐蝕性、抗疲勞性、抗氧化性及電、光等特性。 ? 目前離子注入在微電子技術(shù)、生物工程、宇航及醫(yī) 療等高技術(shù)領(lǐng)域獲得了比較廣泛的應(yīng)用，尤其在工具和模具制造工業(yè)的應(yīng)用效果突出。 離子注入處理的銑刀片 （三） 影響 C曲線的因素 ： 碳的影響 ：亞共析鋼：隨 C含碳量的增高、 C曲線右移；過共析鋼隨含碳量的增高、 C曲線左移。 2）、 合金元素的影響 ：除 Co以外，所有合金元素均使 C曲線右移。 3）、 加熱溫度和保溫時(shí)間的影響 ：加熱溫度升高、保溫時(shí)間延長，C曲線右移。 二、過冷 A連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖 （ CCT圖） CCT的建立：將一組試樣經(jīng)奧氏體化 后以不同冷卻速度連續(xù)冷卻，用高速 膨脹儀測出轉(zhuǎn)變開始及轉(zhuǎn)變終了的溫 度和時(shí)間，并記錄下最終所得組織及 硬度，將相同意義點(diǎn)連成曲線， 便得 CCT圖。 （圖 518） 對于大尺寸碳鋼工件，合理選用調(diào)質(zhì)和正火。 七、淬透性曲線應(yīng)用舉例 繪制鋼件截面上硬度分布曲線 如繪制直徑為 50mm的 40MnB鋼半軸（如圖 541）在水淬后沿截面硬度分布曲線： 1）、由圖 540查出相當(dāng)于表面、 3/4R、 1/2R、心部各處所對應(yīng)的端淬距離（ 、 、 11mm） 2）、由 40MnB（圖 542）淬透性曲線，求得各端淬距離所對應(yīng)的硬度（ HRC）。 3）、繪出沿截面硬度分布曲線（圖 543）。 合理選用鋼材 回火 M （ 150~250186。 C） 碳鋼回火各階段所形成的組織為 回火 T （ 350~500186。 C)； 回火 S （ 500~650186。 C） ；