【正文】 第六章 結(jié)論畢業(yè)論文通過(guò)對(duì)表面技術(shù)的分類(lèi)、定義，在汽車(chē)行業(yè)中。激光淬火處理技術(shù)在目前各類(lèi)激光表面優(yōu)化處理中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛。 其應(yīng)用對(duì)象可為鑄鐵、碳鋼、合金鋼及固熔強(qiáng)化的鋁合金、鈦合金等。而現(xiàn)代汽車(chē)模具的發(fā)展在模具使用壽命和生產(chǎn)零件質(zhì)量要求上非常高，考慮到大批量、自動(dòng)化高速線生產(chǎn)情況，汽車(chē)沖壓件拉毛缺陷常見(jiàn)且多發(fā)，而激光表面處理技術(shù)在汽車(chē)模具拉毛缺陷上的應(yīng)用非常成功。該技術(shù)對(duì)材料整體熱影響很小，零件變形極小，可作為最后處理工序，而無(wú)需后續(xù)加工。 圖 51 陽(yáng)極氧化處理后的汽車(chē)零件 激光處理技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用激光淬火處理也叫激光固態(tài)相變硬化。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，這種方法廣泛用于機(jī)械零件，飛機(jī)汽車(chē)部件，精密儀器及無(wú)線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。陽(yáng)極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可達(dá)250～500kg/mm2，良好的耐熱性，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜熔點(diǎn)高達(dá)2320K，優(yōu)良的絕緣性，耐擊穿電壓高達(dá)2000V，增強(qiáng)了抗腐蝕性能。例如鋁陽(yáng)極氧化，將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽(yáng)極，在特定條件和外加電流作用下，進(jìn)行電解。 陽(yáng)極氧化技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用將金屬或合金的制件作為陽(yáng)極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。要是能應(yīng)用在氣缸壁上，將會(huì)是氣缸壁更加耐磨，有利于增加氣缸壁的耐磨性，使汽車(chē)的使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)。比如我們汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氣缸壁是一個(gè)要求比較高的地方，它不但要承受高溫、高壓強(qiáng)和耐磨等。在縫紉機(jī)配件旋梭上鍍DLC膜替代原來(lái)的電鍍硬鉻處理，不但避免了污染環(huán)境的問(wèn)題，而且，明顯提高工件表面硬度及耐磨性，使用壽命提高了10倍以上，同時(shí)，也因表面膜層摩擦系數(shù)降低后，使機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音變小。應(yīng)用DLC膜層芯軸，其壽命延長(zhǎng)了3倍以上，耐腐蝕性提高4倍以上。鍍膜之后有硬度高，摩擦系數(shù)低，耐磨，耐腐蝕，抗粘結(jié)性好且環(huán)保等特點(diǎn)。為廣州有色金屬研究院制備的DLC膜層光盤(pán)模具模仁，其壽命已達(dá)開(kāi)閉合200萬(wàn)次以上（無(wú)涂層模具只有50萬(wàn)次左右）。(2) 光盤(pán)模具及其輔助模具光盤(pán)模具是生產(chǎn)CD、CDR、DVD 的重要工具，為了減少它與母盤(pán)（鎳盤(pán)）的摩擦，希望模具表面硬且摩擦系數(shù)小，目前，國(guó)外大多采用DLC膜層，大大提高了模具的壽命和盤(pán)片的質(zhì)量。特別是在干切削和深孔加工方面，膜層性能非常好。荷蘭的Hauzer公司制備的摻金屬DLC膜層，用于切削高強(qiáng)度鋁合金時(shí)，能減少表面所謂的切屑瘤（BUE）。DLC膜具有很好的抗粘結(jié)性，特別是對(duì)有色金屬（如銅、鋁、鋅等），對(duì)塑料、橡膠、陶瓷等也有抗粘結(jié)性。（5）表面狀態(tài)DLC膜表面一般較光潔，對(duì)基材的表面光潔度沒(méi)有太大的影響，但隨著膜厚的增加，表面光潔度會(huì)下降。（4）耐腐蝕性純DLC膜具有優(yōu)異的耐蝕性，各類(lèi)酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。有研究發(fā)現(xiàn)：Si的加入可以明顯改善DLC膜的熱穩(wěn)定性，含20 %Si的DLC膜在740℃退火時(shí)才出現(xiàn)SP3鍵向SP2鍵轉(zhuǎn)變。廣州有色金屬研究院制備的摻金屬 。但總的來(lái)說(shuō)，DLC膜與傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜（如上述的 TiN、TiC、TiAlN 等）相比，在摩擦系數(shù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。DLC的摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化。大部分研究表明，直接在基體上沉積的DLC膜的膜/基結(jié)合強(qiáng)度一般比較低，廣州有色金屬研究院通過(guò)采用 Ti/TiN/TiCN/TiC 中間梯度過(guò)渡層的方法提高 DLC 膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，在模具鋼上沉積 DLC 膜的結(jié)合強(qiáng)度達(dá) 44N74N ，制備的膜導(dǎo)總體厚度可達(dá)5μm。②內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度。膜層內(nèi)的成分對(duì)膜層的硬度有一定的影響，Si、N的摻入可以提高DLC膜的硬度。 DLC膜的本身特性和優(yōu)異性能（1）力學(xué)性能①硬度及彈性模量。 DLC在汽車(chē)中的應(yīng)用類(lèi)金剛石(DLC)膜可以使用多種方法在不同的基體材料上沉積，不但具有諸多與金剛石薄膜相似的性能，包括硬度高、摩擦系數(shù)低、電阻率高、電絕緣強(qiáng)度和熱導(dǎo)率高、光學(xué)性能好(特別是紅外和可見(jiàn)光波范圍的透過(guò)率和光學(xué)折射率)，而且還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕能力，與金剛石比，其組成( sp3 和sp2 含量之比)可變, 從而其性質(zhì)在一定的范圍內(nèi)可調(diào), 能夠用于較多場(chǎng)合。但是還有很多好的表面技術(shù)的方法沒(méi)有應(yīng)用到汽車(chē)工業(yè)中，如DLC技術(shù)、陽(yáng)極氧化技術(shù)、激光處理技術(shù)等等?，F(xiàn)在表面技術(shù)在很多行業(yè)中都有應(yīng)用了，在汽車(chē)行業(yè)中也有很多應(yīng)用，不過(guò)還有很多很好的表面技術(shù)都沒(méi)有或者很少應(yīng)用到汽車(chē)行業(yè)中來(lái)。氣缸蓋變形了，它的配合平面也要用到表面技術(shù)，首先用刮刀把平面刮平，再用細(xì)砂紙打磨等等。電機(jī)軸、建筑機(jī)械零部件、水泥攪拌槳、磚成型機(jī)的橋與心軸強(qiáng)化與修復(fù)。 電力行業(yè) 鍋爐“四管”防腐耐磨；汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸徑拉傷修復(fù)；汽缸結(jié)合面密封；主汽門(mén)、調(diào)門(mén)、中聯(lián)門(mén)、以及電站大型中高壓閥門(mén)、閥芯、補(bǔ)焊研磨；鍋爐引、排風(fēng)機(jī)葉輪防腐耐磨，汽輪機(jī)末機(jī)葉片修復(fù)及表面強(qiáng)化；磨煤機(jī)的筒體和軸瓦、磨輥、磨盤(pán)、輸煤管、溜槽、料斗、彎頭、煤灰管道彎管接頭、煤灰分離器、燃燒器噴嘴抗磨堆焊修復(fù)及強(qiáng)化；風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)）葉輪，大軸及氣輪機(jī)葉片，疏水管彎頭，受熱面管道（爐膛水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等）抗磨耐蝕處理；給水泵、泥漿泵轉(zhuǎn)子磨損修復(fù)；勵(lì)磁機(jī)整流子修復(fù)及強(qiáng)化；滑環(huán)修復(fù)及強(qiáng)化；水輪機(jī)軸頸磨損修復(fù)；水輪機(jī)導(dǎo)水葉修復(fù)及強(qiáng)化；液壓缸、液壓桿拉傷修復(fù)；變速箱軸承位磨損修復(fù)；電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承位磨損修復(fù)等等。 其他行業(yè) 航空、航天行業(yè)在航空、航天行業(yè)中，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、渦輪、渦輪軸修復(fù)；飛機(jī)外板部件修復(fù)；飛機(jī)起落架液壓桿拉傷修復(fù)；火箭噴嘴表面強(qiáng)化；人造衛(wèi)星外殼強(qiáng)化或修復(fù)；鈦合金件的局部滲碳強(qiáng)化；鐵基高溫合金件的局部滲碳強(qiáng)化；鎂合金的表面滲A1等防腐蝕涂層；鎂合金件局部缺陷堆焊修補(bǔ)；鎳基/鈷基高溫合金葉片工件局部堆焊修復(fù)部堆焊修復(fù)，如：葉片葉冠阻尼面與葉尖的磨損和導(dǎo)葉的燒蝕等。 像一些零件的磨損，如減速箱軸承配合面磨損修復(fù)，首先用物理的方法，用刮刀把其配合面刮平；然后再用離子噴涂等技術(shù)來(lái)進(jìn)行修復(fù)。圖 42 砂眼的修復(fù) 加工行業(yè)石油化工行業(yè)電機(jī)轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)軸、反應(yīng)器攪拌軸及漿磨損修復(fù)，耐磨耐蝕層制備；泵柱塞、泵葉輪、泵殼體、密封環(huán)、軸套、閥們密封面、閥桿、閥芯、風(fēng)機(jī)葉片、壓縮機(jī)十字頭、耐酸泵柱塞葉輪、套筒及環(huán)狀零件等修復(fù)；電鍍廠導(dǎo)電輥、金屬氧化處理銅鋁電極的制作焊接等。要是有裂紋，裂紋過(guò)大，可以用焊修的方法。各種模具腔超差、磨損、劃傷、坑點(diǎn)等修復(fù)與強(qiáng)化；模具棱角崩損修復(fù)；冷作模具、熱鑄模具、熱鍛模具的修復(fù)和強(qiáng)化；鋁合金壓鑄模的修復(fù)強(qiáng)化等。其他的氣缸壁、軸頸、軋輥、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用的心軸、塞規(guī)、環(huán)規(guī)、各類(lèi)輥、桿、柱、鎖、軸承、減速箱等，這些零件的修復(fù)，可以用CVD等技術(shù)來(lái)進(jìn)行修復(fù)，成本也不是很高，而且效果很好。對(duì)于不同的損傷形式，我們可以用不同的方法來(lái)進(jìn)行修復(fù)，如圖41所示為損傷的車(chē)身，車(chē)身輕微的擦傷，可以用烤漆的形式來(lái)進(jìn)行修復(fù)。挖掘機(jī)力臂拉傷修復(fù)；挖掘機(jī)曲軸磨損修復(fù)；起重機(jī)力臂硌傷修復(fù)；挖掘機(jī)臂液壓桿鉻層劃傷修復(fù)；液壓油缸活塞桿傷痕的修復(fù)；發(fā)動(dòng)機(jī)缸體主軸頸、瓦座磨損的修復(fù)。 制造行業(yè) 機(jī)械行業(yè)超差工件尺寸恢復(fù)；機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)；各種軸、凸輪、水壓機(jī)、油壓機(jī)柱塞、氣缸壁、軸頸、軋輥、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用的心軸、塞規(guī)、環(huán)規(guī)、各類(lèi)輥、桿、柱、鎖、軸承、減速箱等修復(fù)；各種表面碰傷、磕傷、砸傷、拉傷、溝槽精密修復(fù)；各種零件工作面耐磨、耐蝕強(qiáng)化層制備等等。隨著離子氮化設(shè)備和工藝研究的進(jìn)展，隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，我們對(duì)不久的將來(lái)在大模數(shù)齒輪采用離子氮化工藝充滿(mǎn)著信心。 將離子氮化技術(shù)用于汽車(chē)齒輪，需要全社會(huì)的協(xié)同作戰(zhàn)。采用離子高溫碳氮共滲工藝已有小批量汽車(chē)齒輪投入運(yùn)用，如 CA10 汽車(chē)變速箱齒輪，在采用高溫離子碳氮共滲后，然后淬油，硬度高，硬化層深，疲勞強(qiáng)度好。目前國(guó)內(nèi)外已在上述幾個(gè)方面進(jìn)行了大量研究，并取得了一定的成績(jī)。 （2）研制快速深層離子氮化鋼。 離子氮化層深較淺，氮化層盡管表面硬度較高，但是硬度梯度較大，隨距離表面的深度變化硬度急劇下降。我們認(rèn)為這主要由于以下兩個(gè)原因：過(guò)去用大模數(shù)齒輪進(jìn)行氮化時(shí)，齒輪心部強(qiáng)度太低，影響了氮化效果。所以在許多機(jī)床廠、減速機(jī)廠得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于7級(jí)、8級(jí)乃至于6級(jí)精度的齒輪經(jīng)氮化處理后，不作任何加工。 離子滲氮工藝處理齒輪，溫度較低。其典型零件有：曲軸，凸輪軸，氣門(mén)，缸套，活塞環(huán)等。 汽車(chē)典型零件的表面改性技術(shù) 理論上，需要提高材料表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗蝕、抗咬合和粘結(jié)能力，且氮化后其綜合性能能滿(mǎn)足零件的服役要求，具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一切零件均可采用離子氮化處理，汽車(chē)工業(yè)也不例外?！　∵€需說(shuō)明的是，細(xì)小的原始組織比粗大的原始組織氮化后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度，因此，正火時(shí)冷卻速度不易過(guò)慢，調(diào)質(zhì)時(shí)回火溫度不應(yīng)過(guò)高，保溫時(shí)間不應(yīng)太長(zhǎng)。38CrMoAl鋼不允許采用退火處理，否則滲層組織中易出現(xiàn)針狀氮化物。正火后不合格的工件允許返工。 ①奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理　　正火預(yù)先熱處理只適用于對(duì)心部強(qiáng)度和韌性要求不高的氮化件，正火時(shí)冷卻速度不宜過(guò)慢。調(diào)質(zhì)后，若工件的硬度或金相組織不合格，允許返工；零件氮化前的預(yù)先熱處理一般采用淬火和回火處理；不銹鋼氮化前的預(yù)先熱處理一般采用淬火和回火，目的是為了消除加工應(yīng)力和改善組織。　　調(diào)質(zhì)引起的脫碳對(duì)滲層脆性和硬度影響很大，所以調(diào)質(zhì)前的工件應(yīng)留有足夠的加工余量，以保證機(jī)械加工時(shí)能將脫碳層全部切除。因此，回火溫度應(yīng)根據(jù)對(duì)基體性能和滲層性能的要求綜合確定?！　≌{(diào)質(zhì)是結(jié)構(gòu)鋼常用的預(yù)先熱處理工藝，調(diào)質(zhì)的回火溫度至少要比氮化溫度高 20～40℃。否則，零件在氮化過(guò)程中其心部組織及力學(xué)性能將發(fā)生變化，零件的變形無(wú)規(guī)律，變形量將無(wú)法控制。 離子氮化前預(yù)先熱處理工藝的制訂原則 為了保證氮化件心部具有必要的力學(xué)性能（也稱(chēng)機(jī)械性能），消除加工過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力，減少氮化變形，為獲得良好的氮化層組織性能提供必要的原始組織，并為機(jī)械加工提供條件，零件氮化前必須進(jìn)行不同的預(yù)先熱處理。 （7）節(jié)能，由于脈沖電源可有效地抑制空心陰極效應(yīng)的產(chǎn)生，避免小孔、窄縫處打死弧，取消了堵孔等工序，省去了不必要的輔助工時(shí)，縮短了工藝周期，節(jié)省了大量的人力物力，提高了設(shè)備的綜合使用效率。 （6）有利于深孔、窄縫、微孔的滲氮，由于脈沖電源對(duì)空心陰極效應(yīng)的抑制作用，可在深孔、窄縫、微孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)氮化。由于其改善了工藝條件，在相同的時(shí)間內(nèi)或者不利于氮化的條件下，能提高層深。 （4）處理質(zhì)量好、變形小，利于提高層深，由于脈沖電源對(duì)弧光發(fā)電的抑制作用，弧光在零件表面作用的時(shí)間極短，可獲得高質(zhì)量的表面，絕無(wú)灼傷。 （3）無(wú)需堵孔，由于脈沖電源對(duì)弧光放電的抑制作用，因此對(duì)于很多零件無(wú)需堵孔，這樣給生產(chǎn)操作帶來(lái)很大的方便。因此，工藝參數(shù)可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。這是因?yàn)樵谥绷麟娫礂l件下，既要滿(mǎn)足零件表面的電流密度要求，又要滿(mǎn)足零件保溫電流密度的要求，兩者相互影響。 離子氮化脈沖電源的優(yōu)點(diǎn) 脈沖電源離子氮化技術(shù)的特點(diǎn)與直流離子氮化相比，脈沖電源使離子氮化工藝得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并在直流離子氮化技術(shù)基礎(chǔ)上拓寬了應(yīng)用范圍。 （2）腫脹規(guī)律，省去氮化后的再次加工一般說(shuō)來(lái)，在選材、工藝制定正確的前提下，如能合理裝爐，正確操作，則工件的腫脹是有一定規(guī)律的。 ⑤在保證氮化層性能的前提下，調(diào)整氮化氣氛。對(duì)形狀復(fù)雜的零件，在最終精加工前必須進(jìn)行一次或幾次“穩(wěn)定化”處理。 ②根據(jù)工件的服役條件，提出合理的氮化要求，避免片面追求氮化層深度和硬度的現(xiàn)象。 （1）減小腫脹的方法 ①根據(jù)工件的服役條件，正確選用材料。 腫脹的防治辦法　　前以述及，腫脹是氮化過(guò)程中一種必然的現(xiàn)象，因此要徹底杜絕腫脹是不現(xiàn)實(shí)的?！　〉瘻囟扔摺⒌瘯r(shí)間愈長(zhǎng)，零件氮化后的腫脹愈大。影響腫脹的因素主要有：材料中合金元素的含量、氮化溫度、氮化時(shí)間、氮化氣氛中的氮?jiǎng)莸取?影響腫脹的因素　　氮化后尺寸的脹大量取決于零件表層的吸氮量。但應(yīng)該說(shuō)明的是：離子氮化后零件的腫脹量較其它氮化方法要小?！　〉罅慵哪[脹是一種普遍現(xiàn)象。 離子氮化后零件的腫脹現(xiàn)象及防治對(duì)策 腫脹的本質(zhì) 離子氮化后零件的腫脹實(shí)際上是零件尺寸變化的一種表現(xiàn)形式。④表面發(fā)黑這對(duì)將氮化作為最后一道工序的零件將影響外觀，但一般不影響滲層硬度和深度。如果氧化是在氮化過(guò)程中產(chǎn)生的，則將不僅影響到產(chǎn)品外觀，而且將直接影響到滲層硬度和深度。 ②表面剝落起皮：產(chǎn)生起皮的機(jī)理還不十分清楚，但在生產(chǎn)實(shí)踐中，工件表面清理不凈、脫碳或氣份中含氧量過(guò)多、氮化溫度過(guò)高等有時(shí)會(huì)產(chǎn)生起皮。離子滲氮后工件表面不應(yīng)有明顯的電弧燒傷和剝落等缺陷，這些要求在正常情況下是完全可以達(dá)到的。對(duì)變形要求嚴(yán)格的工件，如果工藝許可，盡可能采用較低的氮化溫度。 （3）變形差　　變形是難以杜絕的，對(duì)易變形件，采取以下措施，有利于減小變形。只有根據(jù)具體情況，找準(zhǔn)原因，問(wèn)題才會(huì)得以解決。 零件離子氮化處理后的常見(jiàn)缺陷 （1）硬度偏低 生產(chǎn)實(shí)踐中，工件氮化后其表面硬度有時(shí)達(dá)不到工藝規(guī)定的要求，輕者可以返工，重者則造成報(bào)廢。 （6）離子氮化從380℃起即可進(jìn)行氮化處理，此外，對(duì)鈦等特殊材料也可在850℃的高溫下進(jìn)行氮化處理，因而適應(yīng)范圍十分廣泛。而且由于是在低溫下進(jìn)行處理，被處理工件的變形量極小，處理后無(wú)需再行加工，極適合于成品的處理。 （3）于離子氮化法利用輝光放電直接對(duì)工件進(jìn)行加熱，也無(wú)需特別的加熱和保溫設(shè)備，且可以獲得均勻的溫度分布，與間接加熱方式相比加熱效率可提高2倍以上，達(dá)到節(jié)能效果（能源消耗僅為氣體滲氮的40～70％）。因而，離子氮化法也被稱(chēng)作二十一世紀(jì)的“綠色”氮化法。 　　離子氮化法與以往的靠分解氨氣或使用氰化物來(lái)進(jìn)行氮化的方法截然不同，作為一種全新的氮化方法，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、精密儀器、擠壓成型機(jī)、模具等許多領(lǐng)域，而且其應(yīng)用范圍仍在日益擴(kuò)大。此時(shí)，已離子化了的