材料表面工程-第二講

材料表面工程主講教師：呂祥鴻西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院1

一、熱擴(kuò)滲

二、熱噴涂三、熱噴焊和堆焊目錄一、熱擴(kuò)滲1.熱擴(kuò)滲概述及分類

2.熱擴(kuò)滲原理

3.熱擴(kuò)滲工藝

31.熱擴(kuò)滲概述及分類定義-通過加熱擴(kuò)散把一(或幾)種元素滲入金屬表面，形成擴(kuò)散合金層的工藝。所形成的合金層叫做叫做熱擴(kuò)滲層(簡(jiǎn)稱滲層)。

選擇不同熱擴(kuò)滲材料(基體和滲劑)，可改變滲入元素，得到組織性能不同的表面(如耐蝕、耐磨、耐氧化等)。滲層特點(diǎn)-滲層與基體金屬間形成合金，即冶金結(jié)合。結(jié)合非常牢固，滲層不易脫落。一、熱擴(kuò)滲4形成滲層基本條件

滲入元素與基體金屬能夠形成固溶體或金屬化合物;

滲入元素與基體金屬有直接接觸;

滲入元素在基體金屬中有一定的滲入速度;④對(duì)于由化學(xué)反應(yīng)提供活性原子的，該反應(yīng)必須滿足熱力學(xué)條件：反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)>1%。一、熱擴(kuò)滲5滲層形成機(jī)理

產(chǎn)生滲劑元素的活性原子;

活性原子吸附于基體表面，并被表面吸收形成固溶體或金屬間化合物;

滲劑元素原子向內(nèi)部擴(kuò)散，基體原子向滲層擴(kuò)散，滲層增長(zhǎng)。熱擴(kuò)滲過程中擴(kuò)散機(jī)理間隙式擴(kuò)散機(jī)理置換式擴(kuò)散機(jī)理空位式擴(kuò)散機(jī)理—金屬元素—非金屬元素一、熱擴(kuò)滲6熱擴(kuò)滲影響因素?zé)釘U(kuò)滲初始階段:溶入原子的擴(kuò)滲速度受產(chǎn)生滲劑活性原子的反應(yīng)速度控制；而當(dāng)滲層達(dá)到一定厚度時(shí)，擴(kuò)滲速度取決于擴(kuò)散速度。影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素:反應(yīng)物濃度，反應(yīng)溫度，活化劑(催化劑);(如鋼中滲Cr時(shí)，滲劑中往往加入少量活性劑NH4Cl，分解出的HCl氣還原鋼表面氧化膜，使表面活化，加速擴(kuò)滲過程。)影響擴(kuò)散速度的因素:熱擴(kuò)滲溫度和時(shí)間，基體內(nèi)部晶體缺陷。一、熱擴(kuò)滲7滲層組織特征形成連續(xù)固溶體的擴(kuò)散——純擴(kuò)散；伴隨新相產(chǎn)生的擴(kuò)散——反應(yīng)擴(kuò)散；二元合金滲層一般不會(huì)出現(xiàn)兩相共存區(qū)。一、熱擴(kuò)滲8熱擴(kuò)滲工藝分類①按溫度分為:高溫?zé)釘U(kuò)滲>910℃——滲速快，滲層厚，工件變形大，整個(gè)基體發(fā)生相變;中溫?zé)釘U(kuò)滲720~910℃;低溫?zé)釘U(kuò)滲<720℃——滲層薄，但基體無相變，工件變形小，適于精密工件表面強(qiáng)化。②按滲入元素化學(xué)成分特點(diǎn)分為:非金屬元素?zé)釘U(kuò)滲—滲碳，滲氮，等;金屬元素?zé)釘U(kuò)滲—滲鋁，滲鋅，等;金屬-非金屬多元共滲—Ti+C，Al+Si共滲，等。

按擴(kuò)滲時(shí)滲劑物質(zhì)狀態(tài)分為:氣體熱擴(kuò)滲;液體熱擴(kuò)滲;固體熱擴(kuò)滲;復(fù)合熱擴(kuò)滲;等離子體熱擴(kuò)滲。一、熱擴(kuò)滲92.熱擴(kuò)滲原理（1）固滲法(固體熱擴(kuò)滲)定義-把工件放入固體滲劑中(或用固體滲劑包裹工件)加熱到一定溫度保溫一定時(shí)間，使工件表面滲入某種元素或多種元素。固滲法優(yōu)點(diǎn)-設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，適用于形狀復(fù)雜的工件；固滲法缺點(diǎn)-滲層組織和深度都難以控制，尺寸、數(shù)量受限制，效率低，處理溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，基體強(qiáng)度有所降低，能耗高，勞動(dòng)條件差(粉塵)。一、熱擴(kuò)滲10固滲法分類-粉末包滲法和膏劑法。

粉末包滲法：最普通，最悠久的固體熱擴(kuò)滲法。把工件埋入裝有欲滲金屬粉末、防粘結(jié)粉末和活性劑的混合物(粉末滲劑)的容器中，然后密封容器，高溫加熱使欲滲金屬發(fā)生熱擴(kuò)滲。

膏劑法：將粉末滲劑與粘結(jié)劑按適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)成膏劑，然后涂在金屬表面，干燥后(多數(shù)要求在非氧化環(huán)境中)加熱擴(kuò)散形成滲層。膏劑中供滲劑含量高，只加抗粘結(jié)劑，不加填充劑。一、熱擴(kuò)滲11（2）液滲法定義-將工件浸漬在熔融液體中，使工件表面滲入某種元素或多種元素的工藝方法。分類-熱浸法、熔燒法、鹽浴法熱浸法：將工件直接浸入某一液態(tài)金屬中，經(jīng)較短時(shí)間即形成合金滲層。當(dāng)浸漬時(shí)間極短時(shí)，所形成的鍍層只是附著層而不是擴(kuò)散層，與基體金屬結(jié)合不牢固，因此一般在熱浸鍍后還要加熱使鍍層擴(kuò)散，形成合金層。優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn):鍍層厚度不易均勻，只適于熱擴(kuò)滲熔點(diǎn)較低的金屬。一、熱擴(kuò)滲12熱浸滲過程的三個(gè)步驟:①鐵基表面溶解，形成合金層;②合金層中滲入原子向內(nèi)擴(kuò)散，形成固溶體或化合物;③合金層外包絡(luò)一層純金屬。以熱浸鋁為例:①形成Fe-Al合金層，F(xiàn)eAl3相;②Al向內(nèi)擴(kuò)散，F(xiàn)eAl3相增厚，出現(xiàn)Fe2Al5相;③Fe2Al5相沿?cái)U(kuò)散方向長(zhǎng)大為柱狀晶。熱浸鋁后形成的滲層組織:由表向里依次為純鋁，F(xiàn)eAl3相，F(xiàn)e2Al5相。一、熱擴(kuò)滲13熔燒法-把擴(kuò)滲金屬或合金粉末加粘結(jié)劑后制成料漿，再將料漿均勻涂覆于工件表面，干燥后在惰性氣體或真空環(huán)境中以稍高于料漿配方熔點(diǎn)的溫度加熱燒結(jié)，通過液固相擴(kuò)散而形成合金滲層。優(yōu)點(diǎn):與熱浸法比，滲層成分及厚度均較均勻，并且熱傳遞性好，滲速快。鹽浴法-在鹽浴中使工件表面滲入某種或幾種元素的工藝方法。其擴(kuò)滲原理有兩種:一是由組成鹽浴的物質(zhì)作滲劑，利用它們之間的反應(yīng)產(chǎn)生活性原子，使工件表面滲入某一種或幾種元素;二是用鹽浴作載體，另加入滲劑，利用鹽浴的熱運(yùn)動(dòng)運(yùn)載滲劑與工件表面接觸，使工件表面滲入某一種或幾種元素。一、熱擴(kuò)滲14（3）

氣滲法定義-氣體熱擴(kuò)滲是把工件置于含有滲劑原子的氣體介質(zhì)中加熱到滲劑原子能在其基體中產(chǎn)生顯著擴(kuò)散的溫度，使工件表面獲得該滲劑元素的工藝過程。優(yōu)點(diǎn)-是工件滲層厚度均勻，易控制；容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)；勞動(dòng)條件好，環(huán)境污染小。缺點(diǎn)-是設(shè)備一次性投資較大。分類-常規(guī)氣體法、低壓氣體法。一、熱擴(kuò)滲15常規(guī)氣體法-在常壓下進(jìn)行的熱擴(kuò)滲工藝，目前應(yīng)用最為廣泛。其生產(chǎn)量占整個(gè)熱擴(kuò)滲工藝的近70%。低壓氣體法-是將工件放入低壓容器內(nèi)加熱，通入滲劑，使工件表面滲入某種元素的工藝過程，實(shí)際上是將真空技術(shù)用于氣體熱擴(kuò)滲。(防止氧化、去除氧化膜及油脂。使表面潔凈而處于活化狀態(tài))一、熱擴(kuò)滲16（4）

復(fù)合滲法定義-復(fù)合滲實(shí)際是固滲的發(fā)展。采用其他鍍層手段先在工件表面制造一固相鍍(涂)層，然后加熱工件(連同涂層)，使之產(chǎn)生擴(kuò)散形成擴(kuò)散滲層，從而減少或消除原鍍層的多孔性，提高鍍層結(jié)合力。

加熱的方法-如:普通加熱爐加熱，高頻感應(yīng)加熱，通電加熱，輝光放電加熱，電子束加熱，離子束加熱等。分類-電泳滲、噴鍍滲、電鍍滲、化學(xué)鍍滲、真空鍍滲一、熱擴(kuò)滲17電泳滲-先用電泳鍍的方法做成鍍層，然后加熱擴(kuò)散形成表面合金層。電泳鍍是一種較新的電鍍方法，將要鍍金屬微粒用溶劑做成懸浮液，加入充電劑使其形成帶電粒子，在直流電場(chǎng)作用下這些粒子就向液體中帶異號(hào)電荷的工件運(yùn)動(dòng)，并在工件表面上放電、沉積。

優(yōu)點(diǎn)-滲層厚度均勻，外觀光潔，工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)率高。噴鍍滲-用熱噴涂的方法先把欲滲金屬噴到工件表面上，然后進(jìn)行擴(kuò)散，從而達(dá)到擴(kuò)滲的目的。該法改善了熱噴涂涂層的質(zhì)量。一、熱擴(kuò)滲18（5）

離子轟擊擴(kuò)滲法定義-利用低真空氣體輝光放電等離子體轟擊工件表面進(jìn)行擴(kuò)滲。等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，可以看作是“電離的氣體”，它呈電中性，廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。

優(yōu)點(diǎn)-等離子體中離子活性比原子高，加上電場(chǎng)的作用，因此滲速較高，質(zhì)量較好。缺點(diǎn)-除離子氮化已經(jīng)成熟，包括滲碳在內(nèi)的離子滲金屬尚在研發(fā)之中。一、熱擴(kuò)滲193.熱擴(kuò)滲工藝（1）固體熱擴(kuò)滲-固體粉末滲硼滲硼劑:供硼劑(硼鐵、碳化硼、無水硼砂)，催滲劑(鹵化物)，填充劑(碳化硅,氧化鋁)。將工件放入滲硼箱，四周填充滲硼劑，將滲硼箱密封后放入加熱爐中加熱保溫。一、熱擴(kuò)滲20滲硼工藝及組織-Fe-B共晶溫度為1146℃，滲硼處理溫度:900~1000℃，時(shí)間1~5h。對(duì)變形有要求的鋼件滲硼溫度一般為850~900℃。所得滲層為FeB、FeB2表面層，滲層與基體間硬度陡降。FeB、FeB2硬度高、脆性大。

滲硼件性能-

硬度，F(xiàn)eB顯微硬度1800~2200HV，F(xiàn)eB2顯微硬度1200~1800HV；

強(qiáng)度與耐磨性，抗拉強(qiáng)度和韌性降低，耐磨損能力非常好；

耐腐蝕性能，耐硫酸、鹽酸、磷酸的水溶液腐蝕，但不耐硝酸和海水腐蝕；④抗高溫氧化性能，在空氣中加熱到800℃保持40h，氧化增重甚微。一、熱擴(kuò)滲21（2）液體熱擴(kuò)滲Ⅰ.熱浸鋅(熱浸鋁)-熱浸鋅廣泛用于鋼板，水管，鋼絲，螺栓(母)。滲鋁是提高鋼材抗硫化物腐蝕有效方法。鐵鋅合金層基體純鋅層表面內(nèi)部

熱浸鋅層主要分為鐵鋅合金層和純鋅層。一、熱擴(kuò)滲22熱浸鋅主要工藝參數(shù):

鋅液溫度:440~465℃,溫度↑→浸鋅層塑性↓，鋅鍋壽命↓;溫度↓→鋅液粘度大，浸鋅層厚度及不均勻性↑;

浸鋅時(shí)間及抽出速度:浸鋅時(shí)間↑→合金層↑;抽出速度↑→純鋅層↑，太慢→純鋅層太薄，浸鋅層塑性降低;

太快→附著過量鋅凸凹不平。一、熱擴(kuò)滲23熱浸鋁主要影響因素:

工件基體化學(xué)成分:C、Si、Cr、Mn↑→合金層厚度↓；

鋁液成分:Si增加鋁液流動(dòng)性→合金層厚度硬度↓，與此相反，F(xiàn)e增大鋁液粘度→合金層厚度↑；

浸鋁溫度和時(shí)間。

一、熱擴(kuò)滲24Ⅱ.低溫鹽浴共滲法

鹽浴氮碳共滲(Melenite)-德國1974；鹽浴氮碳共滲工藝:在550~600℃鹽浴(CNO2-含量在34~38%)中；保溫一定時(shí)間出爐冷卻(空冷、油冷、水冷、專用鹽浴中冷卻)。

鹽浴硫氮碳共滲(Sursulf)-法國1970年代末。硫氮碳共滲工藝:由于硫的滲入，工件具有優(yōu)良的耐磨減摩、抗咬死、抗疲勞性能、改善耐蝕性(不銹鋼除外)。一、熱擴(kuò)滲25（3）氣體熱擴(kuò)滲Ⅰ.氣體滲碳-將低碳鋼(低碳合金鋼)在增碳活性氣氛中加熱到900~950℃，使活性碳原子進(jìn)入鋼表面，使表面成為高碳鋼，通過淬火和低溫回火，使工件表面高硬耐磨，心部塑韌性好。常用于汽車、拖拉機(jī)齒輪、凸輪軸等零件。影響因素-

溫度和時(shí)間；

滲碳?xì)夥铡紕?shì)；

鋼化學(xué)成分，碳化物形成元素↗滲層C含量。一、熱擴(kuò)滲26氣體滲碳主要方式

按滲碳?xì)怏w的產(chǎn)生方法及種類分為：滴注式氣體滲碳；吸熱式氣體滲碳；氮基氣氛滲碳。

按滲碳層深度不同分為:淺層滲碳(<0.7mm)，2~3h；常規(guī)滲碳(0.7~1.5mm)，5~8h；深層滲碳(>1.5mm),16~30h。

按所用設(shè)備分為:周期氣體加熱爐(井式，臥式)；連續(xù)氣體加熱爐(網(wǎng)帶輸送式，推桿式)。一、熱擴(kuò)滲27氣體滲碳的組織和性能

表面硬度、滲碳層深度、心部硬度是衡量滲碳件合格的三大指標(biāo)。

表面硬度決定于表面碳含量;滲碳層深度取決于負(fù)荷和心部材料強(qiáng)度;心部組織應(yīng)為低C馬氏體(索氏體)，心部硬度太高，零件耐沖擊及耐疲勞性差；心部硬度太低，容易造成心部屈服而導(dǎo)致滲層剝落，導(dǎo)致零件過早破壞。一、熱擴(kuò)滲28Ⅱ.氣體滲氮滲劑一般為氨氣或氨的化合物，一般在井式氣體爐中進(jìn)行。滲氮層硬度可達(dá)950~1200HV，具有耐磨性、疲勞強(qiáng)度、紅硬性、抗咬合能力。滲氮溫度低(480~570℃)。由于溫度低，所需時(shí)間較長(zhǎng)(數(shù)十至上百小時(shí))，成本高，滲層薄，脆性大，不能承受過高壓力或載荷。多用于銷軸類零件，滲氮前需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。Ⅲ.氣體碳氮共滲和氮碳共滲碳氮共滲:780~930℃，以滲碳為主；氮碳共滲:520~580℃，以滲氮為主—軟氮化。一、熱擴(kuò)滲29（4）離子轟擊擴(kuò)滲法——離子滲氮離子滲氮原理-利用輝光放電，將含氮?dú)怏w介質(zhì)電離后滲入工件表面，獲得表面滲層。離子滲氮爐內(nèi)抽真空至1.33Pa左右，通入少量氨至70Pa，陰極(工件)與陽極間加直流高壓，使?fàn)t內(nèi)氣體放電，氮和氫離子在高壓電場(chǎng)作用下沖向工件表面，產(chǎn)生大量的熱并使氮原子(氮離子)吸附于工件表面，并向內(nèi)擴(kuò)散。一、熱擴(kuò)滲30影響離子滲氮的因素溫度↑→滲層厚度↑；時(shí)間↑→滲層相組織變化(ε減少，γ增多)；氣體成分，純N2不如N2+H2和NH3好；爐氣氣壓，輝光放電電壓和電流密度。離子滲氮的性能

硬度，與氣體滲氮硬度分布不同；

疲勞強(qiáng)度，隨擴(kuò)散層厚度增加而增大；

韌性，僅擴(kuò)散層無化合物層的滲氮層韌性好；

耐磨性，隨含N量增大提高，但到一定值則降低。一、熱擴(kuò)滲3132/120

一、熱擴(kuò)滲二、熱噴涂三、熱噴焊和堆焊目錄1.熱噴涂技術(shù)概述及特點(diǎn)2.燃燒法熱噴涂3.電加熱法熱噴涂4.熱噴涂涂層質(zhì)量評(píng)定二、熱噴涂331.熱噴涂技術(shù)概述及特點(diǎn)定義-采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化，然后用高速氣體使涂層材料分散細(xì)化并高速撞擊到基體表面形成涂層，以提高零件耐蝕、耐磨、耐高溫等性能。造紙廠軋輥表面噴涂WC葉輪表面熱噴涂二、熱噴涂34瑞士人肖普1910年發(fā)明，到20世紀(jì)50~60年代，等離子體技術(shù)出現(xiàn)后有突破性發(fā)展。熱噴涂技術(shù)最初應(yīng)用于航天和航空工業(yè)中，并迅速向民用工業(yè)部門轉(zhuǎn)移，現(xiàn)已廣泛推廣應(yīng)用。二、熱噴涂35特點(diǎn):

①取材范圍廣:幾乎所有的金屬、合金、陶瓷、以及塑料、尼龍等有機(jī)高分子材料都可以作為噴涂材料;

②可用于各種基體:在金屬、陶瓷器具、玻璃、石膏等固體都可以進(jìn)行噴涂;

③基體溫度低、基材變形小:基體溫度可控制在30～200℃，不變形、不弱化。

④工效高、操作靈活:操作程序少，速度快，如對(duì)同樣厚度的膜層，時(shí)間比電鍍少得多。

⑤被噴涂工件大小不受限制:既可對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行大面積噴涂，也可對(duì)工件的局部進(jìn)行噴涂；既可噴涂零件，又可對(duì)制成后的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行噴涂。

⑥涂層厚度容易控制:薄者可為幾十微米，厚者可為幾毫米。

⑦缺點(diǎn):熱效率低，材料利用率低，結(jié)合強(qiáng)度低等。二、熱噴涂36涂層材料:

①熱噴涂材料的基本要求ⅰ.應(yīng)具有較寬的液相區(qū)，易分解(揮發(fā))材料(如碳化鎢)一般采用復(fù)合材料噴涂，如鎳-碳化鎢;ⅱ.形狀尺寸要求:線材Φ1~3mm，粉末Φ1~100μm，難以制備為線材的，可制成棒材或帶材。

②常用熱噴涂材料金屬、陶瓷、塑料、復(fù)合材料。ⅰ.金屬熱噴涂材料一般有線材和粉末兩種形式。制備方法:線材-拉拔，粉末-霧化法。粉末材料表面積大，氧化程度高，優(yōu)先使用線材。但粉末制備簡(jiǎn)單、靈活，成分不受限制，小批量熱噴涂一般采用粉末材料。二、熱噴涂37ⅱ.陶瓷熱噴涂材料主要形式是粉末。制備方法:熔融破碎、化學(xué)共沉淀、噴霧干燥等。非氧化物陶瓷(如碳化鎢)在噴涂中易揮發(fā)或分解，熱噴涂主要集中在氧化物陶瓷材料上(如Al2O3、Al2O3·TiO2、ZrO2·Y2O3、Cr2O3)。ⅲ.塑料熱噴涂材料熱噴涂塑料層比傳統(tǒng)的刷涂、靜電噴涂塑料涂層的成本低、投資少、涂層厚度與工作場(chǎng)地?zé)o限制、不含溶劑、符合環(huán)保要求。采用的塑料涂層材料熔化溫度范圍應(yīng)較寬、粘度較低、熱穩(wěn)定性應(yīng)好，一般采用粉末形式。二、熱噴涂38ⅳ.熱噴涂用復(fù)合材料兩種:一類是為適應(yīng)熱噴涂工藝而制備的復(fù)合材料，例如，為防止碳化鎢材料在噴涂中氧化分解而制備的鎳包碳化鎢復(fù)合粉末材料，它們是當(dāng)前熱噴涂用復(fù)合材料的主流；另一類是通過增強(qiáng)相增強(qiáng)涂層性能的復(fù)合材料，如纖維增強(qiáng)涂層材料，這類材料目前還在研究探索過程中。二、熱噴涂39涂層形成過程:

①首先是噴涂材料被加熱達(dá)到熔化或半熔化狀態(tài);②緊接著是熔滴霧化階段；然后是被氣流或熱源射流推動(dòng)向前噴射的飛行階段；③最后以一定的動(dòng)能沖擊基體表面，產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞展平成扁平狀涂層并瞬間凝固。二、熱噴涂40涂層結(jié)構(gòu):噴涂層是由無數(shù)變形粒子互相交錯(cuò)呈波浪式層狀堆疊在一起的組織結(jié)構(gòu)。涂層中顆粒間存在孔隙或空洞，孔隙率一般為1~15％。涂層中伴有氧化物夾雜。采用高溫?zé)嵩?如等離子弧)、超音速噴涂、低壓或保護(hù)氣氛，可減少以上缺陷。二、熱噴涂41涂層結(jié)合機(jī)理:

涂層與基體表面的結(jié)合→結(jié)合強(qiáng)度稱為結(jié)合力;

涂層內(nèi)部的結(jié)合→結(jié)合強(qiáng)度稱為內(nèi)聚力。通常認(rèn)為涂層結(jié)合機(jī)理有以下幾種方式:①機(jī)械結(jié)合。碰撞成扁平狀并隨基體表面起伏的顆粒，由于凸凹不平的表面互相嵌合，形成機(jī)械釘扎而結(jié)合。一般說來，涂層與基體表面的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主。②冶金-化學(xué)結(jié)合。涂層和基體表面出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化時(shí)的一種結(jié)合類型，在結(jié)合面上生成金屬間化合物或固溶體。

③物理結(jié)合。由范德華力(次價(jià)鍵)形成的顆粒與基體表面的結(jié)合。二、熱噴涂42涂層殘余應(yīng)力:熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)，受激冷而凝固，從而產(chǎn)生微觀收縮應(yīng)力，涂層外層受拉應(yīng)力；基體(涂層內(nèi)層)產(chǎn)生壓應(yīng)力。該殘余應(yīng)力與噴涂熱條件及涂層與基體物理性質(zhì)差異有關(guān)。該應(yīng)力隨涂層厚度加大而增加，直至涂層斷裂或從基體上剝離。涂層殘余應(yīng)力的預(yù)防①進(jìn)行預(yù)處理，以使應(yīng)力分散，并限制其收縮應(yīng)變，如吹砂后的粗糙表面能抑制和控制這種收縮應(yīng)變。②較大的粗糙度，即宏觀粗化，如開溝槽、車螺紋等，不但有助于涂層結(jié)構(gòu)的形成，而且可以使收縮應(yīng)力限制在局部范圍內(nèi)。二、熱噴涂43熱噴涂工藝流程:表面預(yù)處理清洗，粗化，粘結(jié)底層

熱噴涂熱能，熱能與噴涂材料作用，顆粒與基體作用后處理封孔，密實(shí)化機(jī)加工車削，磨削，拋光二、熱噴涂44熱噴涂分類:二、熱噴涂

一般按照熱源的種類,噴涂材料的形態(tài),加熱和結(jié)合方式及涂層的功能來分。

按涂層的功能分為耐腐,耐磨,隔熱等涂層;

按加熱和結(jié)合方式可分為噴涂和噴熔:前者是基體不熔化,涂層與基體形成機(jī)械結(jié)合;后者涂層重熔,涂層與基體互溶擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。常用的分類是根據(jù)熱源不同,分為燃燒法和電加熱法兩大類,同時(shí)根據(jù)噴涂用材料的形式和噴涂時(shí)的氣氛環(huán)境還可進(jìn)一步分類。452.燃燒法熱噴涂（1）火焰噴涂定義-通過氧－乙炔氣體燃燒提供熱量加熱熔化噴涂材料，通過壓縮氣體霧化并加速噴涂材料，隨后在基體上沉積成涂層。除乙炔外，也可用甲基乙炔、丙二烯、丙烷、氫氣或天然氣。分類-根據(jù)噴涂材料的形式，火焰噴涂包括線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂，另外，把超音速噴涂歸入此類。優(yōu)點(diǎn)-設(shè)備投資少，操作容易，無電力要求，沉積效率高；缺點(diǎn)-涂層氧含量多，空隙多，結(jié)合弱。二、熱噴涂46①線材火焰噴涂法定義-線材送入噴槍后，由噴槍驅(qū)動(dòng)輪連續(xù)輸送到噴嘴，在噴嘴前端被火焰加熱熔化，然后被壓縮空氣霧化并加速噴涂在基體表面。二、熱噴涂47②粉末火焰噴涂法定義-噴涂材料是粉末。用少量氣體將噴涂粉末輸送到噴嘴前端，通過燃?xì)饧訜?、熔化并加速噴涂到基體表面。二、熱噴涂48③超音速火焰噴涂法定義-燃?xì)馀c助燃劑(O2)以一定比例導(dǎo)入燃燒室內(nèi)混合，燃燒產(chǎn)生高溫氣體以高速通過膨脹管獲得超音速。送粉氣(Ar或N2)將粉末定量送入高溫燃?xì)庵校煌涑鰢娡坑诠ぜ?演示)。二、熱噴涂49（2）爆炸噴涂定義-氧氣和乙炔點(diǎn)火燃燒，氣體膨脹產(chǎn)生爆炸，釋放出熱能和沖擊波，熱能使噴涂粉末熔化，沖擊波則使熔融粉末以700～800m/s的速度噴射到工件表面上形成涂層。二、熱噴涂50特點(diǎn)：最大特點(diǎn)是粒子飛行速度高，動(dòng)能大。所以涂層和基體的結(jié)合強(qiáng)度高，最高可超過85Mpa；涂層致密，氣孔率很低，可達(dá)理論致密度的99.9％；雜質(zhì)含量低。爆炸噴涂可噴涂金屬，金屬陶瓷及陶瓷材料，但是由于該設(shè)備價(jià)格高，噪音大，屬氧化性氣氛等原因，國內(nèi)外應(yīng)用還不廣泛。二、熱噴涂513.電加熱法熱噴涂（1）電弧噴涂定義-在兩根焊絲狀的金屬材料之間產(chǎn)生電弧，電弧產(chǎn)生的熱使金屬焊絲熔化，然后被壓縮空氣噴向基體表面而形成涂層。二、熱噴涂52特點(diǎn)：只能用于具有導(dǎo)電性能的線材，主要用于噴涂鋅鋁防腐蝕涂層、不銹鋼涂層、高鉻鋼涂層，以及大型零件表面修復(fù)與強(qiáng)化。比火焰噴涂粉末粒子含熱量更大，粒子飛行速度更快，形成局部微冶金結(jié)合可能性要大。所以，涂層結(jié)合強(qiáng)度較火焰噴涂高1.5～2.0倍，最高可達(dá)40Mpa；理論致密度可達(dá)70~90%。

具有成本低，一次性投資少，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。二、熱噴涂53（2）等離子噴涂定義-采用等離子火焰作為熱源對(duì)噴涂材料加熱。等離子噴涂技術(shù)是繼火焰噴涂之后發(fā)展的新型多用途精密噴涂方法。二、熱噴涂54噴槍由銅陽極嘴和鎢陰極頭組成，都采用高壓水冷卻。離子氣由陰極流向陽極，經(jīng)壓縮后從陽極噴射出去。壓縮的等離子弧噴出后，離子氣急劇膨脹，加速到亞音速或超音速，焰心最高溫度可達(dá)20000～30000℃。二、熱噴涂