表面热处理
表面改性技术-表面热处理
提高工件的耐磨性。
氧化层的形成
在表面热处理过程中，材料表面 会形成一层致密的氧化层，有助
于提高耐磨性。
抗疲劳性能的改善
通过表面热处理，工件的抗疲劳 性能得到显著改善，从而延长工
件的使用寿命。
表面热处理对工件疲劳强度的影响
表面质量的改善
01
表面热处理可以改善工件表面的粗糙度，降低应力集中效应，
表面改性技术的发展趋势
01
02
03
高能束表面改性
利用激光、等离子体等高 能束技术进行表面改性， 具有高效、环保等优点。
复合表面改性
结合多种表面改性技术进 行复合处理，以提高材料 表面的综合性能。
智能化表面改性
利用计算机技术实现表面 改性的智能化控制和优化， 提高表面改性的效率和效 果。
02
表面热处理技术
目的
表面改性的目的在于提高材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和使用寿命，以满 足各种工程应用的需求。
表面改性技术的分类
物理表面改性
利用物理方法改变材料表面的结 构和性质，如离子注入、激光熔
覆等。
化学表面改性
通过化学反应改变材料表面的组成 和性质，如氧化、还原、化学镀等。
机械表面改性
利用机械力对材料表面进行加工处 理，如喷丸强化、滚压加工等。
• 处理过程简单，成本较低。
表面热处理技术的优缺点
01
缺点
02
可能引起材料内部结构变化，影响材料整体性能。
03
对处理设备和环境要求较高，需要严格控制加热温 度和时间。
03
表面热处理技术的方法
火焰喷涂
火焰喷涂是一种传统的表面处理技术， 通过将熔融的金属雾化成微粒，并利 用火焰将微粒喷射到基材表面形成涂 层。
表面热处理技术
表面热处理技术是一种只加热工件表层的金属热处理
工艺，主要目的是改变工件表层的力学性能。
根据加热方法的不同，表面热处理可以分为多种类型，如感应加热表面淬火、火焰淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。
其中，感应加热表面淬火是最常用的表面热处理方法之一，它利用交变磁场在工件中产生涡流，使工件表层快速加热，然后迅速冷却，实现表面硬化的目的。
根据加热方式的不同，感应加热表面淬火又可以分为高频、中频、工频等类型。
火焰淬火也是一种常用的表面热处理方法，通过火焰加热工件表面，然后快速冷却，实现表面硬化的目的。
激光加热表面淬火和电子束表面淬火则是利用高能激光束或电子
束快速加热工件表面，实现表面硬化的目的。
表面热处理技术可以提高工件的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度等性能，广泛应用于机械、汽车、石油化工、航空航天等行业的零部件制造中。
在实际应用中，需要根据工件的材料、性能要求、工艺要求等因素选择合适的表面热处理方法。
钢的表面热处理
第八章钢的表面热处理知识要点：表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件。
一、表面热处理的目的1．提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。
→保证高精度2．使零件心部具有足够高的塑性和韧性。
→防止脆性断裂。
“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类：表面淬火和化学热处理。
（一）表面淬火1．工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。
工艺特点：（1）不改变工件表面化学成分，只改变表面组织和性能；（2）表面与心部的成分一致，组织不同。
2．所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢，也有用工具钢、球墨铸铁等。
典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。
3．常用表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。
（1）感应加热表面淬火原理：通以一定频率交变电流的感应线圈，产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流（涡流），利用工件的电阻而将工件加热；由于感应电流的集肤效应，使工件表层被快速加热至奥氏体化，随后立即快速冷却，在工件表面获得一定深度的淬硬层。
感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表层加热，快冷→淬硬层。
工件淬硬层的深度与频率有关：A. 0.2～2mm，高频感应加热（100—500KHz），适用于中小型齿轮、轴等零件；B．2～10mm，中频感应加热（0.5—10KHz），大中型齿轮、轴；C．〉10—15mm，工频感应加热（50Hz），用于大型轴、轧辊等零件。
特点：淬火质量好，表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高；生产频率高、便于自动化，但设备较贵，不适于单件和小批量生产。
应用：主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具，最常见的有：齿轮，如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮，蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。
钢的表面热处理
钢的表面热处理
钢的表面热处理是一种常见的工艺，用于改变钢材表面的性质以满足特定的功能要求。
常见的钢表面热处理包括渗碳、淬火、淬灭火、调质等。
1. 渗碳：钢材表面经过高温处理，与碳源（如固体碳或气体）接触，使碳原子渗透到钢材表面，形成高碳含量的渗碳层。
渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。
2. 淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却。
这种快速冷却可以使钢材表面形成马氏体组织，提高钢材的硬度和强度。
淬火还可以改善钢材的耐磨性和韧性。
3. 淬灭火：将淬火后的钢材立即放入温和的液体中（如水或油）进行冷却。
淬灭火可以减缓淬火速度，从而减少残余应力和减少变形。
4. 调质：淬火后的钢材经过再加热，然后放置在适当的温度下保持一段时间，使钢材内部的残留应力得到释放和分散，从而提高钢材的韧性和强度。
钢的表面热处理可以根据具体要求选择不同工艺，以满足钢材的特定性能要求，如硬度、耐磨性、韧性等。
工程材料-普通热处理与表面热处理)
螺杆表面的 淬火裂纹
一、回火的目的
1、减少或消除淬火内 应力, 防止变形或开裂。
2、获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆 性大，回火可调整硬度、韧性。
3、稳定尺寸。淬火M和A’都是非平衡组织，有自发 向平衡组织转变的倾向。回火可使M与A’转变为平 衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。
熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间, 用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。
聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.
三、淬火方法
1、单液淬火法 加热工件在一种介质
中连续冷却到室温的 淬火方法。 操作简单，易实现自 动化。 采用不同的淬火方法 可弥补介质的不足。
1—单液淬火法 2—双液淬火法 3—分级淬火法 4—等温淬火法
淬成半马氏体的最大直径，用D0表示。 D0与介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。 只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比
较，如45钢D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。
马氏体
马氏体 索氏体
五、淬透性的应用
1、利用淬透性曲线及圆棒冷速与端淬距离的关系 曲线可以预测零件淬火后的硬度分布。下图为预 测50mm直径40MnB钢轴淬火后断面的硬度分布.
2、利用淬透性曲线进行选材。如要求厚60mm汽 车转向节淬火后表面硬度超过HRC50，3/4半径处 为HRC45。可按下图箭头所示程序进行选材分析.
3、利用淬透性可控制淬硬 层深度。
– 对于截面承载均匀的重要件, 要全部淬透。如螺栓、连杆、 模具等。对于承受弯曲、扭转 的零件可不必淬透(淬硬层深 度一般为半径的1/2~1/3)，如 轴类、齿轮等。
火焰加热 感
应 加 热
表面淬火目的： ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; ② 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有
表面热处理分为哪几种【汇总】
表面热处理分为哪几种内容来源网络，由深圳机械展收集整理！把金属或合金加热到给定温度并保持一段时间,然后用选定的速度和方法使之冷却,以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺,被称为热处理。
热处理有退火,正火,淬火,回火等. 退火:将工件加热到临界点(Ac1或Ac3)以上某一温度,停留一定的时间(保温),然后进行缓慢冷却(同炉子一起冷却),这种操作过程叫做退火.退火的目的: 1.降低硬度,便于工件易切削. 2.改善材料的组织及机械性能. 3.改善组织结构,为以后的淬火做好准备. 4.消除内应力. 5.得到细小的结晶. 正火:将工件加热到Ac3或Acm以上30-50℃,经保温后,从炉中取出放在空气中冷却的一种热处理操作.(正火的冷却速度要比退火快的多). 正火后其强度和硬度较退火的高一些,塑性稍低,使珠光体数量增加,改善组织保证得到较高的机械性能,由于在空气中冷却,生产率高. 淬火是将工件加热到临界点(Ac3或Ac1)以上,经保温后急速冷却以获得马氏体组织(也有一定量的残余奥氏体),这种热处理操作称之为淬火.钢经过淬火后在性能上的突出特点是硬度很高而塑性很低.淬火的目的: 1.增加钢制工件的硬度及耐磨性. 2.通过淬火和随后的中温或高温回火能使工件获得良好的综合性能. 回火:是将淬火后的工件加热到Ac1以下的温度,保温一段时间,然后在水,油或空气中冷却下来.(回火是紧接着淬火以后进行的,回火有低温回火,中温回火和高温回火) 回火的目的:减少或消除工件在淬火时造成的内应力,提高塑性和韧性,以得到工件在使用时所要求的和可能达到的机械性能。
1. 对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工。
2. 热处理：是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。
3. 与热处理有关的名词解释金属具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。
常用材料热处理表面处理
常用材料热处理表面处理1. 引言1.1 热处理的概念热处理是指通过对金属材料进行加热和冷却过程，以改变其结构和性能的方法。
热处理是金属材料加工中非常重要的一环，可以显著提高材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能，同时也可以改善材料的加工性能和使用寿命。
热处理的原理是通过控制材料的组织结构来控制材料的性能，通过调整材料的晶粒大小、分布和相变来实现这一目的。
在实际生产中，热处理通常包括退火、正火、淬火和回火等工艺，每种工艺都有不同的加热温度、保温时间和冷却速度要求，以实现不同的材料性能要求。
热处理过程中需要严格控制各个参数，以确保获得理想的材料性能。
热处理不仅可以提高材料的整体性能，还可以为表面处理提供基础。
表面处理是指通过改变材料表面的化学、物理性质来增强其表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能的方法。
热处理和表面处理往往结合应用，共同提升材料的整体性能。
在工程领域中，热处理和表面处理被广泛应用于各种金属制品的生产和加工过程中。
1.2 表面处理的重要性表面处理作为热处理的重要环节之一，在材料加工领域扮演着至关重要的角色。
通过表面处理，可以改善材料的表面性能，增强其耐磨、耐腐蚀、耐疲劳等性能，延长材料的使用寿命。
表面处理还可以提高材料的工艺加工性能，使其更易加工、更具韧性。
表面处理还可以美化材料的外观，提升产品的市场竞争力。
在今天日益激烈的市场竞争中，产品质量和性能要求越来越高，而表面处理正是满足这些要求的关键技术之一。
通过合理选择表面处理方法，可以使产品具有更好的耐用性和功能性，从而提高产品的附加值和市场竞争力。
表面处理不仅是材料加工领域中的一个重要环节，更是现代制造业中不可或缺的一部分。
通过对表面处理的深入研究和应用，可以进一步推动材料加工技术的发展，推动产品质量的提升，推动整个行业的进步和发展。
2. 正文2.1 热处理常用材料热处理常用材料包括钢、铝、铜、镍等金属材料以及塑料、陶瓷等非金属材料。
钢是最常见的热处理材料之一，通过控制加热和冷却过程可以改变钢的组织和性能，使其具有不同的硬度、强度和耐腐蚀性。
表面热处理的方法
表面热处理的方法
表面热处理是一种通过改变金属表面的组织和性能来改善材料性能的工艺。
以下是几种常见的表面热处理方法：
1. 淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却（通常是用水或油）。
这会使金属表面变硬，但内部仍然保持韧性。
2. 回火：在淬火后，将金属重新加热到较低温度，以减轻淬火过程中的应力并提高韧性。
回火可以调整金属的硬度和韧性，使其适应特定的应用需求。
3. 渗碳：将金属置于含碳介质中，使碳原子渗入表面。
这会提高金属表面的硬度和耐磨性。
4. 氮化：将金属暴露在氨气等含氮介质中，使氮原子渗入表面。
氮化处理可以提高金属的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
5. 表面淬火：通过感应加热或火焰加热等方法，仅对金属表面进行局部淬火。
这种方法可以在不改变整体材料性质的情况下，提高特定区域的硬度和耐磨性。
6. 激光淬火：使用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，实现局部淬火。
激光淬火可以实现高精度的加热控制，适用于特定形状和尺寸的零件。
这些表面热处理方法可以根据不同的材料和应用需求进行选择和组合。
它们可以改善金属材料的表面性能，如硬度、耐磨性、疲劳寿命和耐腐蚀性，从而延长零件的使用寿命并提高其性能。
表面热处理
表面热处理是指通过加热金属材料表面，改变其表面组织结构和性质的一种工艺。
其作用主要在于提高材料的硬度、耐磨性、耐蚀性、抗疲劳性等，从而增强其使用寿命和性能。
常见的表面热处理方法包括淬火、回火、渗碳、氮化、电渗、喷丸等。
淬火是一种常见的表面热处理方法，其原理是将金属材料加热到其临界温度以上，然后迅速冷却至室温或低温水中，使其表面产生高硬度、高强度的马氏体组织。
淬火可以提高金属材料的硬度和强度，但也会使其脆性增加，因此需要进行适当的回火处理，使其具有一定的韧性。
渗碳是将含碳气体或固体加热至高温后，使其在金属表面渗透并扩散，形成一层高碳浓度的表面层。
该方法可以增加金属材料的硬度、耐磨性和耐蚀性，但也会使其变脆，需要进行适当的回火处理。
氮化是将金属材料加热至高温后，将氮气注入其表面，使其与金属表面反应形成一层氮化物层。
氮化可以增加金属材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，同时也能提高其抗疲劳性和高温稳定性。
电渗是将金属材料浸入电解质中，并加上一定的电压和电流，使其在表面形成一层氧化物层。
该氧化物层可以增加金属材料的硬度、耐磨性和耐蚀性，同时也能提高其导电性和绝缘性能。
喷丸是将金属材料表面喷射高速流动的磨料，使其表面受到冲击和摩擦，形成一层高硬度的表面层。
喷丸可以增加金属材料的硬度、耐磨性和疲劳寿命，同时也能提高其表面质量。
总之，表面热处理是一种有效的金属材料加工工艺，可以提高金属材料的性能和使用寿命，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
表面热处理
表面热处理表面热处理（Surface Heat Treatment）是一种在工件表面加热或冷却的工艺，通过改变表面材料的组织和性能，提高工件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性等特性。
下面是一些常见的表面热处理方法：1.渗碳（Carburizing）：将工件加热至高温，并与碳源（如固体、液体或气体）接触，使碳在工件表面扩散渗入。
渗碳可以增加工件表面的碳含量，形成具有高硬度和耐磨性的表面层。
2.淬火（Quenching）：将工件在加热后迅速冷却，使其表面经历快速的相变过程，从而形成具有高硬度和强度的马氏体组织。
淬火处理通常与热处理剂（如水、油或聚合物）的使用相结合。
3.氮化（Nitriding）：将工件加热至高温并在氮气气氛中进行处理，使氮在工件表面扩散，并与金属元素反应形成氮化物层。
氮化可以提高工件表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
4.碳氮共渗（Carbonitriding）：结合了渗碳和氮化的特点，将工件在含有碳和氮的气氛中进行处理。
这种处理方法可在单次处理中同时增加碳和氮的含量，达到较高的硬度和强度。
5.火焰或电火花硬化（Flame/Induction Hardening）：使用火焰或电火花进行局部加热，使工件表面迅速升温。
然后通过淬火或喷水冷却，形成坚硬的表面层，改善抗磨和耐冲击性。
6.钝化（Passivation）：对钢材进行酸洗和电化学处理，以去除表面氧化和其他杂质，形成一层致密的氧化物保护层。
这可以提高钢材的耐腐蚀性能。
这些表面热处理方法可以根据工件材料、要求和应用环境选择和应用。
它们能够改善工件的表面性能，并使其适应更苛刻的工作条件。
表面热处理通常与其他热处理方法（如回火、退火等）相结合，以达到最佳的材料性能和组织结构。
常用热处理和表面处理的方法
2-03常用表面处理及热处理
1.表面处理和热处理方法
a.通过表面处理提高表面层硬度,或在表面行成耐磨及耐蚀的合金或化合物,不改变原有物质性质,
但用另一表面取代原有表面.
b.以下为三种常见的表面涂覆方法:
1.热喷涂(熔射):将喷涂材料熔融,通过高速气流/火焰流/等离子焰流使其雾化,喷射在基体表面上
形成覆盖层.
. 3.
c.
常用淬火后最高硬度(表二)
备注:括号内数值为淬火后一般可达硬度2.金属表面层热处理及应用(硬度/耐磨)
3.
备注:金属表面处理防腐蚀另有发黑处理.。
表面热处理名词解释
表面热处理名词解释
表面热处理（Surface Heat Treatment）是一种通过加热金属材料的表面层，以改变其组织、性能和使用寿命的工艺。
表面热处理可以在不改变工件整体化学成分和机械性能的情况下，通过对表面进行加热、冷却等过程来改善材料的硬度、韧性、耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性等性能。
常见的表面热处理方法有以下几种：
1. 火焰淬火：将火焰直接喷射到工件表面，使其迅速加热并淬火，从而提高工件表面硬度和强度。
2. 感应淬火：在感应线圈中通以高频电流，产生感应电流并导致工件表面加热，再利用淬水或油等介质进行淬火。
3. 等离子渗碳：在真空或氮气保护环境中，使用放电等离子体使气体分子分解并在工件表面沉积形成碳化物，从而增加工件表面硬度和耐磨性。
4. 渗氮处理：在氨气气氛中，将工件加热至一定温度并保持一定时间，使氮原子渗入工件表面形成氮化物，提高工件表面硬度和耐磨性。
5. 疲劳强化：在低于熔点的温度下对金属材料进行加热处理，使其晶粒重新排列，消除内部应力和缺陷，提高材料的抗疲劳性能。
总之，表面热处理是一种重要的金属材料加工工艺，可以通过改变工件表面层的组织和性能来提高材料的使用寿命和性能，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
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表面火焰淬火
皮膜种类
无
皮膜厚度
2000-6000um （人工操作厚度不均，基本上就2000-3000）
皮膜硬度
一般50-55HRC （随深度变化较大）
表面粗糙度
1.6 （后期保养可抛光打磨提高粗糙度）
处理温度（℃）
乙炔—氧火焰（最高温度3200） 煤气—氧火焰（最高温度2000）
基体变形
基本不变形
一般58-62HRC
1.6 （后期保养超细油石抛光打磨-棉纱纸擦拭， 定期清洗）
小于300
不变形
不允许有较明显裂纹，最好不要补焊，补焊 位置处理后效果不好，处理前必须与厂家现 场确认
1、一般为1.2mm以下薄板件 2、一般为：MoCr铸铁、球铁、灰铁（C和Fe 分布不均，处理效果不好）、Cr12等 3、拉延、成型整体工作型面
有 K1左/右/前/后车门外板翻边镶块、左/右大 灯斜支撑、CH011右前纵梁内板后部本体、左 /右前纵梁内板前部本体、左前纵梁内板后部 本体、CH011/CH021左/右门槛内板（11/21均 为高强度板制件）等 100元/Kg
热CVD 化学气相沉积
TiC，TiCN
3-15um
一般HV2500-3600
基体型面要求
基本不作要求，但不允许有较明显裂纹，最 好不要补焊
适用范围
1、一般为1.2mm以下薄板件 2、一般为：MoCr铸铁、GM246、球铁、灰铁 、Cr12等 3、拉延、成型整体工作型面 4、目前模具行业应用最多的热处理方式
是否有合作
大致费用
冲压模具表面热处理
激光热处理
DLF-203 （厂家对涂层成份保密，网上暂时没查到） 500-1200um （厚度均匀，特别适用于拐角、沟槽、盲孔 底部及深孔内壁的热处理）
有 （做过精灵一种件和哈弗轮罩内板，可能是 要处理的模具本身补焊严重，效果不明显）
4.5元/cm2
冲压模具Hale Waihona Puke 面热处理镀硬铬Cr
20-50um
一般65HRC左右（HV800-1000）
1.6-0.8 （后期保养不可抛光打磨，棉纱纸擦拭，定 期清洗）
50-80
不变形
基本不作要求，但不允许有较明显裂纹，补 焊需考虑，处理前后差异不大，处理前最好 与厂家现场确认
有 江苏卡明开发的CH031电器盒支架（华北生 产）
90元/Kg
0.8-0.4 （后期保养不可抛光打磨，棉纱纸擦拭，定 期清洗）
900-1000
变形 最大允许变形公差±0.10mm 不允许有较明显裂纹，最好不要补焊，补焊 位置处理后易裂，处理前必须与厂家现场确 认
1、一般为2.3mm以下板料，厚板件（1.2mm以 上）应用较多 2、一般为：SKD11、D2、Cr12MoV等 3、只能作镶块（大小根据厂家热处理炉定， 提前交流）如拉延、压型、翻边镶块 4、高温热处理一般认为存在一定风险，易开 裂
无
TD 热扩散法碳化物覆层处理
VC（碳化矾）
3-15um
一般HV2800-3600
0.8-0.4 （后期保养不可抛光打磨，棉纱纸擦拭，定 期清洗）
900-1000
变形 最大允许变形公差±0.10mm 不允许有较明显裂纹，最好不要补焊，补焊 位置处理后易裂，处理前必须与厂家现场确 认
1、一般为2.3mm以下板料，厚板件（1.2mm以 上）应用较多 2、一般为：SKD11、D2、Cr12MoV等 3、只能作镶块（大小根据厂家热处理炉定， 提前交流）如拉延、压型、翻边镶块 4、高温热处理一般认为存在一定风险，易开 裂
1、一般为1.2mm以下薄板件 2、一般为：MoCr铸铁、球铁，灰铁（C和Fe 分布不均，处理效果不好）、Cr12等 3、拉延、成型整体工作型面
有 CH011/CH021左/右侧围、CH011左/右后纵梁 前段、地板后横梁、左/右A柱下加强板、 CH021后背门门槛内板等
200元/dm2
面热处理
PVD 物理气相沉淀
CrN
5-8um
一般HV2000-3000
0.8-0.4 （后期保养不可抛光打磨，棉纱纸擦拭，定 期清洗）
400-600
基本不变形
基本不作要求，但不允许有较明显裂纹，补 焊需考虑，处理前后差异不大，处理前最好 与厂家现场确认
1、一般为2.3mm以下板料 2、一般为：SKD11、D2、Cr12MoV等 3、只能作镶块（大小根据厂家热处理炉定， 提前交流），如拉延、压型、翻边镶块