表面强化技术课件.ppt

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1、2014-6-3第13讲表面强化技术学生：万伟指导老师：赵晴2021/9/16目录1234567表面强化技术的定义及分类金属表面形变强化表面淬火热扩渗技术等离子体扩渗技术激光表面强化技术电子束表面强化技术891011电镀和化学镀气相沉积技术热喷涂、堆焊和热喷焊离子注入和电火花表面强化2021/9/16目录1表面强化技术的定义及分类表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。追溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术。但是，表面工程的迅速发展还是从19世纪工业革命开始，20

2、世纪80年代成为世界上10大关键技术，进入20世纪90年代发展势头出现工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍是将是主导21世纪的关键技术之一。1.1表面强化技术概述2021/9/16表面强化是经表面欲处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的，有着坚实的科学基础，具有明显的交叉、边缘学科的性质和极强的实用性。1.2表面强化技术定义定义：采用某种工艺手段使零件表面获得与基体材料的

3、组织结构，性能不同的一种技术。优点：延长零件的使用寿命，节约稀有、昂贵材料，促进高新技术发展。2021/9/161表面强化技术的定义及分类1表面强化技术的定义及分类金属表面形变强化表面淬火热扩渗技术等离子体扩渗技术激光表面强化技术电镀和化学镀气相沉积技术电子束表面强化技术热喷涂和热喷焊离子注入和电火花表面强化表面强化技术1.3表面强化技术分类2021/9/16原理：通过机械手段（滚压、喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层，此形变硬化层深度可达0.15~1.5mm。在此形变硬化层中产生两种变化：（1）在组织结构上，亚晶粒极大地细化，

4、位错密度增加，晶格畸变度变大；（2）形成了高的宏观残余应力。2金属表面形变强化2.1金属表面形变强化的机理及主要方法表面形变强化的主要方法表面锤击表面滚压内挤压喷丸超声冲击新兴起的，设备体积小，应用方便，效率高国内外广泛应用于弹簧、齿轮链条、轴、叶片、火车轮等用小锤（手工或机械）锤击金属表面，使其内部加工硬化通过滚轮对金属零件表面进行滚压强化使孔的内表面形成形变强化的工艺措施，效果明显2021/9/162金属表面形变强化图2-1喷丸表面的塑形变形图2-2表面滚压示意图2021/9/162金属表面形变强化2.2喷丸强化2.2.1喷丸强化的设备喷丸采

5、用的设备按驱动弹丸的方式可分为机械离心喷丸机和气动喷丸机两大类。喷丸机又有干喷和湿喷之分。干喷式工作条件差，湿喷式是将弹丸混合在也太重成悬浮状，然后喷出弹丸，因此工作条件有所改善。（1）机械式离心喷丸机弹丸由高速旋转的叶片和叶轮离心力加速抛出。喷丸功率小，制造成本高，主要用于喷丸强度高、品种少、批量大、形状简单、尺寸较大的工件。（2）气动离心喷丸机以压缩空气驱动弹丸达到高速后撞击工件的受喷表面。可通过控制气压来控制喷丸强度，操作灵活，一台机器可喷多个零件，适用于喷丸强度低、品种多、批量小、形状复杂、尺寸较小的零部件，但功耗大、生产效率低。2021

6、/9/162金属表面形变强化机械离心式喷丸机61.叶轮2.叶轮转向3.接触叶片前的弹丸4.弹丸输送管5.漏斗6.压缩空气7.喷射管8.90°弯曲喷管9.弹丸2021/9/162金属表面形变强化气动式喷丸机1.零件2.阀门3.空气过滤器4.管道5.喷嘴6.导丸管7.储丸箱8.排尘管9.转换口2021/9/162金属表面形变强化2.2.2喷丸材料1钢丝线切割丸丸的分类铸钢丸2铸钢丸3玻璃弹丸4陶瓷弹丸5液态喷丸介质6常用钢丝直径d=0.4~1.2mm，硬度为45~50HRC为最佳，组织最好好回火M或者B。弹丸尺寸为0.2~1.5mm，退火处理，硬度为

7、30~57HRC，易碎，耗量大，但价格便宜铸钢丸的品质与含碳量有关，一般含碳量在0.85%~1.2%，锰含量在0.65%~1.2%含质量分数为60%的SiO2，硬度46~50HRC，脆性大，适用于零件硬度低于弹丸的硬度的场合。弹丸硬度高，但脆性大，喷丸后可或得较高的残余压应力。包括SiO2颗粒和Al2O3颗粒。喷丸时用水混合SiO2颗粒，利用压缩空气溅射，一般来说，黑色金属制件可用铸铁丸、钢铸丸、钢丝线切割丸、玻璃丸和陶瓷丸。有色金属如铝合金、镁合金、钛合金和不锈钢则采用不锈钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。2021/9/162.3表面强化在模具表面强化工艺

8、中的影响表面形变强化可以使模具表面产生冷作硬化，改善模具表面的粗糙度，有效去除电火花加工产生的表面变质层，提高模具的疲劳强度，抗冲击磨损