第十章金属材料的表面处理

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1、http://www.docin.com/sundae_meng教案首页一、章节：第十章金属材料的表面处理第一节金属表面的强化处理第二节金属表面的防腐处理第三节金属表面的装饰处理二、教学目的：使学生了解金属表面的强化处理、金属表面的防腐处理、金属表面的装饰处理的方法和用法。三、教学方法：讲授与启发结合。四、教学重点：金属表面的方法和用法。五、教学难点：金属表面的方法和用法。六、使用教具：挂图与模型。七、课后作业：习题集：P1682、3、5、6。八、课后小结：９http://www.docin.com/sund

2、ae_meng第十章金属材料的表面处理对金属材料表面进行处理是提高零件使用性能和寿命的主要途径之一，常用的表面处理方法有表面强化、表面防腐和表面装饰。第一节金属表面强化处理一、金属表面相变强化法金属表面相变强化是指通过相变，改变表层组织结构，以达到强化金属表面的一种方法；金属表面相变强化的方法很多，除感应淬火等方法外，近年来又发展了高能量密度的表面强化法如电火花、激光、太阳能等表面淬火方法。二、金属表面化学热处理强化法金属表面化学热处理强化法是指通过改变材料表层化学成分，形成单相或多相的扩散层、化合层，以提高

3、表层强度、硬度或改变使用性能的方法。常用的方法有渗碳和渗氮等。三、金属表面形变强化法９http://www.docin.com/sundae_meng金属表面形变强化法是通过喷丸、滚压、内孔挤压等方法，使金属表层产生形变硬化层和残留压应力，以提高表面疲劳强度和使用寿命。喷丸处理是将大量钢丸，高速喷向金属表面，使其产生冷变形强化和残留压应力，达到提高工件疲劳强度的目的。喷丸强化工艺主要用于形状比较复杂，不宜用其他方法强化的零件，如板簧、螺旋弹簧、连杆、深井钻杆、齿轮、曲轴等。四、金属表面覆盖层强化法金属表面覆盖

4、层强化法是指使金属表面获得特殊性能的覆盖层(如喷涂层、气相沉积层等；以提高金属表层的强度、硬度、耐磨、耐蚀和耐疲劳等性能的一种方法。覆盖层与基体金属相比具有明显不同的物理、化学和力学性能。常用的金属表面覆盖层强化法有热喷涂和表面气相沉积等。热喷涂的基本原理是将涂层材料加热熔化，以高速气流将其雾化成极细颗粒，并以高速喷射到工件表面上，形成涂层。根据需要选用不同的涂层材料，可获得耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、耐热等方面的一种或多种性能。五、金属表面复合处理强化法金属表面复合处理强化是指将两种以上表面强化工艺复合用于同一

5、工件上，在性能上可发９http://www.docin.com/sundae_meng挥各自优点的处理方法。例如，渗氮后进行高频感应淬火，镀覆后进行热扩散等。第二节金属表面防腐处理一、金属的腐蚀金属表面与周围介质发生作用而被破坏的现象，称为金属腐蚀。例如，在潮湿空气中钢铁表面出现红褐色铁锈，铜表面出现铜绿，钢在加热时发生的氧化现象等。根据腐蚀过程的特点，又分为化学腐蚀和电化学腐蚀。1．化学腐蚀化学腐蚀是指金属与介质发生纯化学反应引起的腐蚀。因此，在化学腐蚀中，腐蚀并不一定是连续不断进行的。有些化学腐蚀进行到一

6、定程度后，不仅不会使腐蚀继续进行，而且所形成的表面膜(大多为氧化膜)还会起到保护金属作用。这种腐蚀到一定程度而停止进行的现象，称为钝化现象。2．电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属与电解质溶液产生电化学作用引起的腐蚀。当两种用导线连接的金属(如锌和铜)放在电解质溶液(如９http://www.docin.com/sundae_mengH2SO4溶液)内，回路中电子将从低电位锌流向高电位铜，形成原电池。锌(阳极)不断失去电子，变为锌离于进入溶液，出现腐蚀，铜(阴极)受到保护。由此可见，异种金属之间存在电位差，可形成原电

7、池，产生电化学腐蚀。二、金属腐蚀的防护方法1．正确选择零件材料，合理设计零件结构选择零件材料应考虑工作环境中介质的性质和使用条件。例如，奥氏体不锈钢在大气、水、硝酸等介质中有耐蚀性，但在非氧化性的盐酸、稀硫酸中不耐腐蚀。2．化学处理化学处理是指用化学方法使金属表面生成化合物保护膜，以达到防腐目的的方法。生产中常用的有以下两种：(1)发蓝处理(发黑)将经过清洗的钢在空气—水蒸气或含有NaOH、NaNO3等氧化性介质中加热至140℃左右，使钢表面生成一层致密的蓝色或黑色氧化膜，以改善钢的耐蚀性和外观，这种工艺称为

8、发蓝处理(发黑)。氧化膜由Fe304组成，厚度0．6～0，8,am，结构致密、均匀。与金屑表面结合牢固，可防大气腐蚀。发蓝处理广泛用于机械、精密仪器和枪支上的零件。９http://www.docin.com/sundae_meng(2)磷化(磷酸盐处理)将工件浸入磷酸盐溶液中，使其表面获得一层致密的不溶于水的灰黑色磷酸盐薄膜的工艺称为磷化。磷酸盐薄膜与金属基体结合力很强，不易剥落，它对空气润滑油、气