材料表面工程第四章(參考版)
2024-09-22 18:16本頁面
【正文】 。 熱滲鍍滲層形成的基本條件是什么？如何根據(jù)基體和滲入元素的特性來判定滲層形成的可能性？ 舉出一種熱浸鋅和熱浸鋁的工藝，并說明每一步的理由。 開發(fā)等離子滲碳的新領(lǐng)域，用于解決傳統(tǒng)的滲碳無法解決的表面改質(zhì)問題，是今后的研究方向。 等離子滲碳具有一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。 4． 高熔點(diǎn)金屬的等離子滲碳 對 W， Cr和 Nb等高熔點(diǎn)金屬進(jìn)行等離子滲碳在表面上可形成一系列碳化物。 3．難滲材料的等離子滲碳 高鉻馬氏體和奧氏體鋼，很 難 用一般的滲碳方法滲碳，稱為難滲材料。 對于含 Cr， Mo， V， Ti合金元素的鋼，當(dāng)有微細(xì)碳化物析出時，耐磨性會大大提高。 2．等離子高濃度滲碳 通常的滲碳表面的 C濃度規(guī)定為 ％左右。如果單純用滲碳的方法僅能達(dá) HV400～ 450的硬度。 3．多次循環(huán)處理形成復(fù)合硬化層：可以迅速更換滲碳室的反應(yīng)氣，為達(dá)到 “ 先滲碳后氮化 ” 或 “ 先氮化后滲碳 ” 的表面硬化目標(biāo)，可以對連續(xù)的多循環(huán)處理進(jìn)行程序控制。 2．表面滲碳量容易控制：表面滲碳層深度、碳濃度和晶粒大小對工件和機(jī)械性能有重大影響，因此必須嚴(yán)格控制。 471 離子滲碳原理 在真空狀態(tài)下，以工件為陰極，施以直流電壓，產(chǎn)生輝光放電，碳離子轟擊工件表面，把工件表面加熱并被表面吸收，然后向內(nèi)部擴(kuò)散。 近幾十年來，滲碳工藝不斷進(jìn)步，由最早的固體滲碳發(fā)展為氣體滲碳、真空滲碳。切削工具通過離子氮化，可提高壽命～ 2倍，用于連桿、曲軸、輪轂的熱鍛模，壽命提高 140％～ 265％。 462 離子氮化的應(yīng)用 離子氮化的應(yīng)用范圍很廣，碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高速鋼和鑄鐵都可以用離子氮化來強(qiáng)化表面。濺射出的鐵 原子與附近的活性氮原子結(jié)合，形成 FeN，被工件吸收。 把被處理的工件放在真空室，抽真空至 ～ Pa，充以稀薄的含氮?dú)怏w如熱分解氨 或氮?dú)浠旌蠚怏w，在陰陽極間加上直流高壓 后，氣體被電離而發(fā)生輝光放電，放電過程 中氮和氫離子在高壓電場的作用下，沖向陰 極表面，產(chǎn)生大量的熱把工件加熱到所需的 溫度，同時氮的離子或原子為工件表面所吸 附，并迅速擴(kuò)散，形成了一定厚度的氮化層。 (5) 易實(shí)現(xiàn)工藝過程的計算機(jī)控制。 (3) 由于離子的轟擊作用，可以去除氧化膜和鈍化膜，對于那些易氧化或鈍化的金屬如不銹鋼特別適合。 用離子轟擊進(jìn)行滲鍍，有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 離子對表面的轟擊可使表面高度活化，且離子和隨離子一起沖擊表面的活性原子易被表面吸收，因而滲鍍速度很快。這些活性原子或離子，比較容易被金屬表面吸 收，進(jìn)入金屬內(nèi)部。 通過輝光放電獲得的等離子體是正離子、負(fù)離子、分子、 中性原子、電子、光子等各種粒子的復(fù)合體。 45 離子轟擊滲鍍 451 概述 離子轟擊滲鍍是利用低真空中氣體輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊工件表面，使表面成分、組織結(jié)構(gòu)及性能發(fā)生改變的處理方法。使用壽命與滲鋁層厚度的關(guān)系見表 43。在大氣條件下，滲鋁鋼比熱鍍鋅鋼具有更好的耐蝕性。 A3鋼滲鋁后抗高溫氧化性能優(yōu)于 0Crl7Mnl3Mo2N不銹鋼，與未滲鋁的 A3鋼比較，抗高溫氧化能力提高 100倍以上。 滲鋁層具有特殊的抗氧化性和耐腐蝕性。 該滲鋁法可使?jié)B鋁周期從幾十小時縮短為幾分鐘甚至 幾十秒鐘，且可改善鋁層質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，是 近十幾年出現(xiàn)的一種滲鋁新工藝。工件為陰極，鋁板為陽極。 ⑤ 其它滲鋁法 上面介紹的五種方法已在我國應(yīng)用，還有下述一些方法正在研究中： 電泳滲鋁法： 先用電泳法將鋁粉均勻地沉積在工件表面上，再加熱擴(kuò)散制成鍍層。 ④ 氣體滲鋁法 氣體滲鋁是在密封的貫通式爐或井式爐中進(jìn)行，滲鋁氣氛 為鋁的鹵化物，反應(yīng)機(jī)理基本同固體粉末法，氣氛可以從 爐外通人，也可以在爐內(nèi)制取。 ③ 料漿滲鋁法 料漿滲鋁是由固體粉末滲鋁法發(fā)展而來的一種工藝方法。 ② 噴鍍滲鋁法 把熱噴涂鋁后的工件在 800～ 1000℃ 溫度下保溫 5h，讓 Al進(jìn)行擴(kuò)散，稱為噴鍍滲鋁。 工件可以是鋼鐵件，也可以是鎳基和鈷基高溫合金，還可 用于鈦合金、銅合金及鉬、鈮等難熔金屬。 2．其它滲鍍鋁的方法 ① 固體粉末滲鋁 固體粉末滲鋁是將滲鋁工件埋在粉末狀的滲鋁劑中，然后加熱到 900～ 1050℃ 保溫數(shù)小時即可，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作方便，特別適合于機(jī)械的零部件；缺點(diǎn)是工件尺寸受到限制，效率不高。 Fe2Al5相質(zhì)硬而脆，要盡可能抑制其生長，一股把其控制 在滲層的 1/10范圍內(nèi)為好。
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