鈑金表面處理工藝

§3.4~6鋼的表面強化工藝既要求表面有較高的硬度和耐磨性，又要求心部具有足夠的韌性，必須采用各種表面強化工藝。一、表面熱處理

1、表面淬火

表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法?；鹧婕訜岣袘?yīng)加熱表面淬火目的：①使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;②心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。軸的感應(yīng)加熱表面淬火①表面淬火用材料⑴0.4-0.5%C的中碳鋼。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過高，心部韌性下降；⑵鑄鐵提高其表面耐磨性。機床導(dǎo)軌表面淬火齒輪②預(yù)備熱處理⑴工藝：對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。⑵目的:為表面淬火作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織。

回火索氏體索氏體③表面淬火后的回火采用低溫回火，溫度不高于200℃?；鼗鹉康臑榻档蛢?nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性。④表面淬火+低溫回火后的組織表層組織為M回；心部組織為S回(調(diào)質(zhì))或F+S(正火)。感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)淬火機床感應(yīng)加熱表面淬火示意圖⑤表面淬火常用加熱方法⑴感應(yīng)加熱:利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。感應(yīng)加熱分為：高頻感應(yīng)加熱頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm傳動軸連續(xù)淬火感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖中頻感應(yīng)加熱頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm。各種感應(yīng)器中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機車凸輪軸工頻感應(yīng)加熱頻率為50Hz,淬硬層深度10-15mm各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱⑵火焰加熱:利用乙炔火火焰直接加加熱工件表表面的方法法。成本低，但但質(zhì)量不易易控制。⑶激光熱熱處理:利用高能量量密度的激激光對工件件表面進行行加熱的方方法。效率高，質(zhì)質(zhì)量好。火焰加熱表面淬火示意圖激光表面熱處理火焰加熱表面淬火一、表面熱熱處理2、化學(xué)表面面熱處理化學(xué)熱處理理是將工件件置于特定定介質(zhì)中加加熱保溫，，使介質(zhì)中活性性原子滲入入工件表層層從而改變變工件表層層化學(xué)成分分和組織,進而改變其其性能的熱熱處理工藝藝。與表面淬火火相比，化化學(xué)熱處理理不僅改變變鋼的表層層組織，還還改變其化化學(xué)成分。。化學(xué)熱處理理也是獲得得表硬里韌韌性能的方方法之一。。根據(jù)滲入的的元素不同同，化學(xué)熱熱處理可分分為滲碳、、氮化、多多元共滲、、滲其他元元素等。可控氣氛滲碳爐滲碳回火爐常用的化學(xué)學(xué)熱處理：：滲碳、滲氮氮（俗稱氮氮化）、碳碳氮共滲（（俗稱氰化化和軟氮化化）等。滲硫、滲硼硼、滲鋁、、滲釩、滲滲鉻等。發(fā)發(fā)蘭、磷化化可以歸為為表面處理理，不屬于于化學(xué)熱處處理。化學(xué)熱處理理過程包括括分解、吸收收、擴散三個基本過過程。①化學(xué)熱處理理的基本過過程⑴介質(zhì)(滲劑)的分解:分解的同時時釋放出活活性原子。。如：滲碳CH4→2H2+[C]氮化2NH3→3H2+2[N]⑵工件表面的的吸收:活性原子向向固溶體溶溶解或與鋼鋼中某些元元素形成化化合物。⑶原子向內(nèi)部部擴散。氮化擴散層②鋼的滲碳是指向鋼的的表面滲入入碳原子的的過程。⑴滲碳目的提高工件表表面硬度、、耐磨性及及疲勞強度度，同時保保持心部良良好的韌性性。⑵滲碳用鋼為含0.1-0.25%C的低碳鋼。。碳高則心部部韌性降低低。經(jīng)滲碳的機車從動齒輪氣體滲碳法示意圖③滲碳方法⑴氣體滲滲碳法將工件放入入密封爐內(nèi)內(nèi)，在高溫溫滲碳?xì)夥辗罩袧B碳。。滲劑為氣體體(煤氣、液化化氣等)或有機液體體(煤油、甲醇醇等)。優(yōu)點:質(zhì)量好,效率高；缺點:滲層成分與與深度不易易控制⑵固體滲碳法法將工件埋入入滲劑中，，裝箱密封封后在高溫溫下加熱滲滲碳。滲劑為木炭炭。優(yōu)點：操作作簡單；缺點：滲速速慢，勞動動條件差。。⑶真空滲碳法法將工件放入入真空滲碳碳爐中，抽抽真空后通通入滲碳?xì)鈿怏w加熱滲滲碳。優(yōu)點:表面質(zhì)量好好,滲碳速度快快。真空滲碳爐④滲碳溫度：為900-950℃。滲碳層厚度度（由表面到到過度層一一半處的厚厚度）：一般為0.5-2mm。低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳層表面面含碳量：：以0.85-1.05為最好。滲碳緩冷后后組織：表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ;心部為F+P;中間為過渡渡區(qū)。⑤滲碳后的熱熱處理淬火+低溫回火,回火溫度為為160-180℃。淬火方法有有：⑴預(yù)冷淬淬火法滲碳后預(yù)冷冷到略高于于Ar1溫度直接淬淬火。滲碳后的熱處理示意圖⑵一次淬火法法：即滲碳緩緩冷后重新新加熱淬火火。⑶二次淬淬火法：即滲碳緩冷冷后第一次加熱熱為心部Ac3+30-50℃，細(xì)化心部；第二次加熱熱為Ac1+30-50℃，細(xì)化表層。滲碳后的熱處理示意圖常用方法是是滲碳緩冷冷后，重新新加熱到Ac1+30-50℃淬火+低溫回火。。此時組織為為：表層：M回+顆粒狀碳化化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透時））滲碳淬火后的表層組織M+F⑥鋼的氮化氮化是指向向鋼的表面面滲入氮原原子的過程程。⑴氮化用鋼井式氣體氮化爐為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。。常用鋼號為為38CrMoAl。⑵氮化溫度度為500-570℃氮化層厚度度不超過0.6-0.7mm。⑶常用氮化方方法氣體氮化法法與離子氮氮化法。氣體氮化法法與氣體滲滲碳法類似似，滲劑為為氨。離子氮化法法是在電場場作用下，，使電離的的氮離子高高速沖擊作作為陰極的的工件。與與氣體氮化化相比，氮氮化時間短短，氮化層層脆性小。。離子氮化爐⑷氮化的特點點及應(yīng)用氮化件表面硬硬度高（69~72HRC），耐磨性高高。疲勞強度高。。由于表面存在在壓應(yīng)力。氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度⑶工件變形小。。原因是氮化溫溫度低，氮化化后不需進行行熱處理。⑷耐蝕性好好。因為表層形成成的氮化物化化學(xué)穩(wěn)定性高高。氮化的缺點：：工藝復(fù)雜，，成本高，氮氮化層薄。用于耐磨性、、精度要求高高的零件及耐耐熱、耐磨及及耐蝕件。如如儀表的小軸軸、輕載齒輪輪及重要的曲曲軸等。縫紉機用氮化件經(jīng)氮化的機車曲軸滲氮與滲碳相相比：滲氮層硬度和和耐磨性高于于滲碳層，硬硬度可達69~72HRC，且在600～650℃高溫下仍能保保持較高硬度度；滲氮層具有很很高的抗疲勞勞性和耐蝕性性；滲氮后不需再再進行熱處理理，可避免熱熱處理帶來的的變形和其他他缺陷；滲氮溫度較低低。只適用于中碳碳合金鋼，需需要較長的工工藝時間才能能達到要求的的滲氮層。二、表面形變變強化表面形變強化化指使鋼件在在常溫下發(fā)生生塑性變形，以提高其表表面硬度并產(chǎn)產(chǎn)生有利的殘殘余壓應(yīng)力分分布的表面強強化工藝。工藝簡單，成成本低廉，是是提高鋼件抗抗疲勞能力，，延長其使用用壽命的重要要工藝措施。。1、噴丸噴丸強化是將將大量高速運運動的彈丸噴噴射到零件表表面上，猶如如無數(shù)個小錘錘擊金屬表面，使使零件表層和和次表層發(fā)生生一定的塑性性變形而實現(xiàn)現(xiàn)強化的一種種技術(shù)。應(yīng)用：形狀較較復(fù)雜的零件件在磨削、電鍍鍍等工序后進進行2、滾壓處理利用自由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的淬火鋼滾滾子對鋼件的的已加工表面面進行滾壓，，使之產(chǎn)生塑塑性變形，壓壓平鋼件表面面的粗糙凸峰峰，形成有利利的殘余壓應(yīng)應(yīng)力，從而提高工件的耐耐磨性和抗疲疲勞能力。應(yīng)用：圓柱面面、錐面、平平面等形狀比比較簡單的零零件三、表面覆層層強化表面覆層強化化是通過物理理或化學(xué)的方方法在金屬表表面涂覆一層層或多層其他他金屬或非金金屬的表面強強化工藝。目的：提高鋼鋼件的耐磨性性、耐蝕性、、耐熱性或進進行表面裝飾飾。1、金屬噴涂技技術(shù)將金屬粉末加加熱至熔化或或半熔化狀態(tài)態(tài)，用高壓氣氣流使其霧化化并噴射于工工件表面形成成涂層的工藝藝稱為熱噴涂。利用熱噴涂技技術(shù)可改善材材料的耐磨性性、耐蝕性、、耐熱性及絕絕緣性等。廣泛用于包括括航空航天、、原子能、電電子等尖端技技術(shù)在內(nèi)的幾幾乎所有領(lǐng)域域。等離子熱噴涂2、金屬鍍層在基體材料的的表面覆上一一層或多層金金屬鍍層，可可以顯著改善善其耐磨性、、耐蝕性和耐耐熱性，或獲獲得其他特殊殊性能。電鍍：工件作作為陰極化學(xué)鍍：不外外加電源的條條件下，利用用化學(xué)還原的的方法在基體體材料表面催催化膜上沉積積一層金屬的的表面強化方方法。特點：形狀工件復(fù)雜雜上也能得到到均勻厚度鍍鍍層；鍍層晶晶粒細(xì)小致密密，孔隙與裂裂紋少；可以以在非金屬材材料表面沉積積金屬層。復(fù)合鍍：電鍍鍍或化學(xué)鍍的的溶液中加入入適量金屬或或非金屬微粒粒，借助于強強烈的攪拌，，與基質(zhì)金屬屬一起均勻沉沉積而獲得特特殊性能鍍層層的表面強化化方法。應(yīng)用：對材料料有特殊要求求。原子能工工業(yè)和航天航航空工業(yè)3、金屬碳化物物覆層～氣相相沉積法氣相沉積技術(shù)術(shù)是指將含有沉沉積元素的氣氣相物質(zhì)，通通過物理或化化學(xué)的方法沉沉積在材料表表面形成薄膜膜的一種新型型鍍膜技術(shù)。。根據(jù)沉積過程程的原理不同同，氣相沉積積技術(shù)可分為為物理氣相沉積積(PVD)和化學(xué)氣相沉積積(CVD)兩大類。物理氣相沉積TiAl靶①物理氣相沉積積（PVD）物理氣相沉積積是指在真空條條件下，用物物理的方法，，使材料汽化成成原子、分子子或電離成離離子，并通過過氣相過程，，在材料表面面沉積一層薄薄膜的技術(shù)。。物理沉積技術(shù)術(shù)主要包括真空蒸鍍、濺濺射鍍、離子子鍍?nèi)N基本方法法。磁控濺射鍍膜設(shè)備真空蒸鍍是蒸發(fā)成膜材材料使其汽化化或升華沉積積到工件表面面形成薄膜的的方法。真空蒸鍍TiN活塞環(huán)真空蒸鍍Al膜的塑料制品濺射鍍是在真空下通通過輝光放電電來電離氬氣氣，氬離子在在電場作用下下加速轟擊陰陰極，濺射下下來的粒子沉沉積到工件表表面成膜的方方法。濺射鍍示意圖磁控濺射鍍膜機磁控濺射鍍Al的塑料制品離子鍍是在真空下利利用氣體放電電技術(shù)，將蒸蒸發(fā)的原子部部分電離成離離子，與同時時產(chǎn)生的大量量高能中性粒粒子一起沉積到到工件表面成成膜的方法。。多弧離子鍍膜膜機物理氣相沉積積具有適用的的基體材料和和膜層材料廣廣泛；工藝簡簡單、省材料料、無污染；；獲得的膜層層膜基附著力力強、膜層厚厚度均勻、致致密、針孔少少等優(yōu)點。廣泛用于機械械、航空航天天、電子、光光學(xué)和輕工業(yè)業(yè)等領(lǐng)域制備備耐磨、耐蝕蝕、耐熱、導(dǎo)導(dǎo)電、絕緣、、光學(xué)、磁性性、壓電、滑滑潤、超導(dǎo)等等薄膜。離子鍍產(chǎn)品②化學(xué)氣相沉積積(CVD)化學(xué)氣相沉積積是指在一定定溫度下，混混合氣體與基基體CVD設(shè)備表面相互作用用而在基體表表面形成金屬屬或化合物薄薄膜的方法。。例如，氣態(tài)的的TiCl4與N2和H2在受熱鋼的表表面反應(yīng)生成成TiN，并沉積在鋼鋼的表面形成成耐磨抗蝕的的沉積層。由于化學(xué)氣相相沉積膜層具具有良好的耐耐磨性、耐蝕蝕性、耐熱性性及電學(xué)、光光學(xué)等特殊性性能，已被廣廣泛用于機械械制造、航空空航天、交通通運輸、煤化化工等工業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域。經(jīng)CVD處理的模具經(jīng)CVD處理的活塞環(huán)4、非金屬覆層層根據(jù)不同目的的，在金屬表表面涂覆各種種非金屬覆層層，如氧化膜膜、防銹涂料料、塑料、橡橡膠、陶瓷等等。氧化（發(fā)藍））磷化四、熱處理的的工藝性熱處理時機的的確定：預(yù)備熱處理一一般安排在毛毛坯生產(chǎn)之后后，切削加工之前正火和退火：：消除熱加工工時毛坯的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、調(diào)調(diào)整組織、改改善切削加工工性調(diào)質(zhì)：提高零零件綜合性能能，為最終熱熱處理做組織上的準(zhǔn)準(zhǔn)備最終熱處理（（淬火+回火或化學(xué)熱熱處理）：一般放在半精精加工之后，，磨削加工之之前。熱處理工藝對對零件結(jié)構(gòu)的的要求9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:58:1121:58:1121:5812/28/20229:58:11PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2221:58:1221:58Dec-2228-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:58:1221:58:1221:58Wednesday,December28,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2221:58:1221:58:12December28,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。28十十二月20229:58:12下午午21:58:1212月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:58下下午午12月月-2221:58December28,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/2821:58:1221:58:1228December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。9:58:12下下午9:58下下午21:58:1212月-229、沒有失失敗，只只有暫時時停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。21:58:1221:58:1221:5812/28/20229:58:12PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點點小小努努力的積累。。。12月-2221:58:1221:58Dec-2228-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。21:58:1221:58:1221:58Wednesday,December28,202213、不不知知香香積積寺寺，，數(shù)數(shù)里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2221:58:1221:58:12December28,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。28十十二月20229:58:12下午午21:58:1212月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月229:58下下午12月-2221:58December28,202216、少年十五五二十時，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/2821:58:1221:58:1228December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。9:58:12下午9:58下下午21:58:1212月-229、楊柳散和風(fēng)風(fēng)，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、閱讀一切好好書如同和過過去最杰出的的人談話。21:58:1221:58:1221:5812/28/20229:58:12PM11、越越是