常用金属表面处理工艺及技术

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1、金属表面处理工艺一、表面热处理1、表面淬火n表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。感应加火焰加热热n表面淬火目的：n①使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;n②心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。n适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。轴的感应加热表面淬加淬火n①表面淬火用材料n⑴0.4-0.5%C的中碳钢。n含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。n含碳量过高，心部韧性下降；n⑵铸铁提高其表面耐磨性。机床导轨表面淬火齿轮n②预备热处理n⑴工艺

2、：n对于结构钢为调质或正火。n前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普回火索氏体通件。n⑵目的:n为表面淬火作组织准备；n获得最终心部组织。索氏体n③表面淬火后的回火n采用低温回火，温度不高于200℃。n回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。n④表面淬火+低温回火后的组织n表层组织为M；心部组织为S(调质)或F+S(正火)。回回感应加热表面淬火感应淬火机床n⑤表面淬火常用加热方法n⑴感应加热:利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。感应加热表面淬火示意图n感应加热分为：n高频感应加热频率为250-300KHz

3、，淬硬层深度0.5-2mm火传感应器动轴连续淬感应加热表面淬火齿轮的截面图n中频感应加热频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm。各种感应器中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴n工频感应加热n频率为50Hz,淬硬层深度10-15mm感应穿透加热各种感应器n⑵火焰加热:利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。n⑶激光热处理:利用高能量密度的火焰加热表面淬火激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。激光表面热处理火焰加热表面淬火示意图二、化学表面热处理n化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层

4、从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。n与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。n化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。n根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。渗碳回火炉可控气氛渗碳炉常用的化学热处理：渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。①化学热处理的基本过程n⑴介质(渗剂)的分解:分解的同时释放出活性原子。n如：渗碳CH

5、→2H+[C]42氮化2NH→3H+2[N]32n⑵工件表面的吸收:活性原子向固溶体溶解或与钢中某些元素形成物成化合物。n⑶原子向内部扩散。氮化扩散层②钢的渗碳是指向钢的表面渗入碳原子的过程。n⑴渗碳目的经渗n提高工件表面硬度、耐碳的机磨性及疲劳强度，同时车保持心部良好的韧性。从动齿n⑵渗碳用钢轮l为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。n③渗碳方法n⑴气体渗碳法n将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。n渗剂为气体(煤气、液化气等)或有机液体(煤油、甲醇等)。n优点:质量好,效率高；气体渗碳n缺点:渗层成分与深度不易法示意图控制n⑵

6、固体渗碳法n将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。n渗剂为木炭渗剂为木炭。n优点：操作简单；n缺点：渗速慢，劳动条件差。l⑶真空渗碳法l将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳。l优点:表面质量好,渗碳速度快。真空渗碳炉n④渗碳温度：为900-950℃。n渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：一般为050.5-2mm。l渗碳层表面含碳量：以0.85-1.05为最好。l渗碳缓冷后组织：表层为P+网状FeC;心部为3ⅡF+P;中间为过渡区。低碳钢渗碳缓冷后的组织n⑤渗碳后的热处理n淬火+低温回火,回火温度为160-180℃。淬火方

7、法有：n⑴预冷淬火法n渗碳后预冷到略高于Ar温度直接淬火。1渗碳后的热处理示意图n⑵一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。n⑶二次淬火法：n即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac+30-50℃，细化心部；第3二次加热为Ac+30-50℃，细化表层。1渗碳后的热处理示意图n常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac+30-50℃淬火+低温1回火。此时组织为：n表层：M+颗粒状碳化物+A’(少量)回n心部：M+F（淬透时）回M+F渗碳淬火后的表层组织⑥钢的氮化n氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。n⑴氮化用钢井式气体氮化炉l为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。l

8、常用钢号为38CMAl38CrMoAl。l⑵氮化温度为500-570℃l氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。