表面改性热处理技术进展.pdf

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1、表面改性热处理技术进展潘邻(武汉材料保护研究所，湖北武汉430030)摘要：本文介绍了近年来在表面改性热处理领域发展较快的几项技术，论述了它们的技术特点及发展前景，以期达到宣传新技术、推动表面改性热处理技术发展的目的。关键词：表面改性：热处理；进展ProgressofTechnologiesofSurfaceModificationHeat-treatmentPANLin(WuhanResearchInstituteofMaterialsProtection，HubeiWuhan430030，China)Abstr

2、act：Somenewtechnologiesforsurfacemodificationheat—treatmentwereintroducedandtheirtechnicalfeaturesandprospectswerereviewedinthispaper．Theeffectforpropagatingnewtechnologyandpromotingprogressofsurfacemodificationheat-treatmentwasexpected．Keywords：surfacemodific

3、ation；heat-treatment；progress构成各种机械的单元是零件，任何材料的优劣都将从零件的使用寿命上体现出来，特别是最直接参加工作的零件表面。据统计，机械产品中80％以上的零件的报废是由于表面失效造成的，而真正因整体强度不足产生断裂或变形的零件失效所占的比例很小(事实上，许多零件发生破裂，其裂纹也首先是从表面产生的)。因此，提高材料的表面耐磨性、耐蚀性及强度，是延长零部件使用寿命、合理配置性能、保证系统稳定性以及减少优质材料消耗的关键。采用热处理方法对材料表面进行改性处理，是提高工件表面性能的有

4、效手段。表面改性热处理技术历史悠久，工艺方法很多，既有非常传统的渗碳、渗氮，也有近年来发展很快的高能束表面改性技术，与其他的一些表面工程技术很难严格区分。从热处理的角度来看，表面改性热处理应具备基体材料温度升高和组织结构变化这些基本特点。因此，表面改性热处理可分为表面相变热处理和化学热处理两大类。本文拟就近年来一些表面改性热处理技术的发展特点或前景较好的表面改性热处理新技术作一简单介绍。1．感应加热淬火技术nql随着热处理的环保要求日益严格，采用盐浴炉进行加热的场合将会越来越少，进而被真空炉、气氛加热炉以及流动粒子

5、炉等代替，表面感应加热也会显现出更大的优越性，是一个重要的发展方向。除了各类淬火机床广泛采用先进的传动系统和控制技术之外，感应加热淬火近年来的发展主要表现图1纵向感应加热的环线形感应器与工件Fig．iTheannular-lineinducedimplementforinducedheatingandworkpiece在感应加热电源方面。过去长期采用的效率较低(70％～80％)的中频发电机电源已逐渐淘汰，代之以频率达lkHz～8kHz的晶体管电源；目前，又有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)电源大量出现，其节能效果优于

6、晶体管电源，已部分取代前者用于工业生产。国内最大的IGBT电源已达250kW、50kHz，国外已有600kW、100kHz的电源商品生产。另一方面，原有的电子管高频振荡电源正由MOSFET(场效应晶体管)电源及SIT(静电感应晶体管)电源所替代，国产电源可达300kW、200300kHz，发达国家已有500kW、300kHz的产品问世。MOSFET及SIT全固态电源与电子管高频振荡式电源相比，具有电源体积小、效率高、控制方《金属热处理》2005年第30卷增刊23便、使用寿命长、安全性高等突出特点，发展前景看好。电磁

7、场在材料内部的分布，直接影响到工件的加热效果，进而影响性能。由于工件形状各异，感应器的设计、制造以及加热参数的选择一直采用理论计算加上经验估计、然后进行试验验证的方式确定，其效率低，随意性大，效果也难以保证。随着计算机技术的发展，现在人们已开始进行感应加热计算机模拟技术的研究，通过计算机模拟确定感应器的结构，并计算出加热效率，如美国的CIT公司已开发出商业化的感应加热计算机模拟软件。在感应加热淬火工艺上，纵向旋转感应加热淬火技术是一个新的亮点。对如图1所示的“T”形变截面轴类工件，过去常用环形感应器进行连续加热表面

8、淬火，此时涡流在轴的表面呈环形流动，当加热到轴的台阶时，由于受磁场偏移的影响，不能得到均匀加热表面，进而造成淬硬层中断，易出现工件早期断裂。采用矩形感应器纵向加热，感应器导体内电流走向与轴线平行，形成的磁场与轴线垂直(横向磁场)，当工件旋转后，整个表面得以加热，即使对阶梯、凸缘、切槽、圆角等部位，均不会出现淬火软带，而且，采用这种工艺可大幅度提高工作效率、降