工程摩擦学8 表面工程-40页精选文档
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8. Surface Eng in Tribology 8.1表面工程简介
表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或 多种表面技术复合处理，改变金属表面或非金属表面的形态、 化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要的表面性能的 系统工程。1995-Surface Engineering. 功能薄层厚度一般从几十微米到几毫米，仅占工件整体厚度的 几百分之一到几十分之一；但却使工件具有了比基体材料更高 的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。此外，表面工程的费用低 廉，一般只占产品价格的5％-10％．却可以大幅度地提高产品 的性能及附加值，从而获得更高的利润。采用表面工程措施的 平均效益高达5-20倍以上。英国科技开发中心的调查报告表明： 英国主要依靠表面工程而获得产值超过50-200亿英镑。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2)火焰加热表面淬火
火馅加热表面淬火的淬硬层深度一般为2-6mm，若要获得 更深的淬硬层，往往会引起零件表面严重的过热，且易产生淬 火裂纹。材料常用中碳钢如35、45钢以及中碳合金结构钢如 40Cr、65Mn等.
2020/4/26
(1)感应加热时，钢的加热速度极大. (2)隐晶马氏体,具有比普通淬火稍高 的硬度(高2—3HRC)和较低的脆性， 并具有较高的疲劳强度。 (3)不易氧化和脱碳，变形也小. (4)淬硬层深度易于控制.
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
1) 感应加热表面淬火
形状复杂的零件感应器不易制造
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2.2 化学热处理 3)非金属扩渗
非金属扩渗根据渗入元素的不同， 可分为渗碳、渗氮(氮化)碳、氮共渗 (氰化),渗硫等。目前生产中常用的化 学热处理工艺是渗碳、氮化、氰化。
渗碳是为了增加钢表层含碳量和 一定的浓度梯度，将钢件在渗碳介质 中加热和保温，使碳原子渗入表面的 工艺。主要用于汽车齿轮、活塞销、 套筒等。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.3表面涂层 8.3.1化学和电化学方法
化学和电化学方法形成表面涂层的具体方法主要有电镀和化 学镀两种。
1)电镀
用作耐磨减摩的镀层主要有硬铬、松孔镀、Ni—SiC、Ni— 石墨、Ni—PTFE复合镀层等.
由于铬是摩擦系数最小的金属之一,一般来讲镀铬耐磨性能较 好, 硬铬镀层硬度通常在850—1100HV，而900HV左右的铬 镀层耐磨性最好。
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 1) 概 述
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 1) 概 述
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2)化学热处理的基本过程
(1)渗剂中的反应 (2)渗剂中的扩散 (3)相界面反应 (4)金属工件中的扩散
(5)金属中的反应
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2.2 化学热处理 3)金属扩渗
金属扩渗是金属化学热处理中常用的一种方法，其基本 原理和其他化学热处理相似。渗硼、渗钒、渗钛、渗铌和渗 铬等.
(1)硬度升高
(4)表面残余压应力
(2)改善疲劳性能
(3)提高耐磨性能
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
4)电子束表面淬火
电子束表面淬火处理与激光表面淬火相似，只是能量的来源和 功率密度不同。
2020/4/26
8.2.2 化学热处理
1) 概 述
化学热 处理是利用 固态扩散使 其他元素渗 入工作表面 的一种热处 理工艺，所 以又称扩散 热处理。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology 8.1表面工程简介
表面工程中的各种表面技术分为两大类型：其一是表面改性， 其二是表面涂层。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8. Surface Eng in Tribology
3)激光表面淬火
指碳钢或合金纲在室温下经激光辐照．表层被迅速加热至 奥氏体化温度以上，在激光停止辐照后，快速自冷淬火得到马 氏体组织的一种工艺方法。
采用球墨铸铁制造的汽车曲轴，其圆弧处经表面淬火后，硬 度可升高到55—62HBC，耐磨性与疲劳强度也大为提高；采 用钢或铸铁制造的凸轮、齿轮、活塞环、缸套、模具等，经激 光表面淬火后，大大提高表面硬度与耐磨性。
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 3)金属扩渗
8. Surface Eng in Tribology
目前，渗金属的化学热处理工艺，特别是多元共渗工艺，如碳、 氮、硼三元共渗，巳在石油机械(如公锥、母锥)、冷作模具(如 拉丝模、冷冲模等)领域显示出较大的优越性。可以预见，渗金 属方法将会有良好的发展和应用前景。
表面淬火用钢的含碳量以wc=0.40％-0.50％为宜。如果提 高含碳量，则会增加淬硬层脆性，降低心部塑性和韧性，并增 加淬火开裂倾向.
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
1) 感应加热表面淬火
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2 表 面 改 性 8.2.1表面淬火
主要用于各种齿轮、凸轮、曲轴胫、顶杆、阀门、套筒及 轧辊等的表面改性.
表面淬火主要是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法 来实现的，即利用快速加热使钢件表面很快地达到淬火的温度， 而不待热量传至钢件中心，即迅速予以冷却，如此便可以只使 表层被淬硬为马氏体，而中心仍为未淬火组织.
表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或 多种表面技术复合处理，改变金属表面或非金属表面的形态、 化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要的表面性能的 系统工程。1995-Surface Engineering. 功能薄层厚度一般从几十微米到几毫米，仅占工件整体厚度的 几百分之一到几十分之一；但却使工件具有了比基体材料更高 的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。此外，表面工程的费用低 廉，一般只占产品价格的5％-10％．却可以大幅度地提高产品 的性能及附加值，从而获得更高的利润。采用表面工程措施的 平均效益高达5-20倍以上。英国科技开发中心的调查报告表明： 英国主要依靠表面工程而获得产值超过50-200亿英镑。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2)火焰加热表面淬火
火馅加热表面淬火的淬硬层深度一般为2-6mm，若要获得 更深的淬硬层，往往会引起零件表面严重的过热，且易产生淬 火裂纹。材料常用中碳钢如35、45钢以及中碳合金结构钢如 40Cr、65Mn等.
2020/4/26
(1)感应加热时，钢的加热速度极大. (2)隐晶马氏体,具有比普通淬火稍高 的硬度(高2—3HRC)和较低的脆性， 并具有较高的疲劳强度。 (3)不易氧化和脱碳，变形也小. (4)淬硬层深度易于控制.
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
1) 感应加热表面淬火
形状复杂的零件感应器不易制造
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2.2 化学热处理 3)非金属扩渗
非金属扩渗根据渗入元素的不同， 可分为渗碳、渗氮(氮化)碳、氮共渗 (氰化),渗硫等。目前生产中常用的化 学热处理工艺是渗碳、氮化、氰化。
渗碳是为了增加钢表层含碳量和 一定的浓度梯度，将钢件在渗碳介质 中加热和保温，使碳原子渗入表面的 工艺。主要用于汽车齿轮、活塞销、 套筒等。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.3表面涂层 8.3.1化学和电化学方法
化学和电化学方法形成表面涂层的具体方法主要有电镀和化 学镀两种。
1)电镀
用作耐磨减摩的镀层主要有硬铬、松孔镀、Ni—SiC、Ni— 石墨、Ni—PTFE复合镀层等.
由于铬是摩擦系数最小的金属之一,一般来讲镀铬耐磨性能较 好, 硬铬镀层硬度通常在850—1100HV，而900HV左右的铬 镀层耐磨性最好。
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 1) 概 述
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 1) 概 述
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8.2.2 化学热处理
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2)化学热处理的基本过程
(1)渗剂中的反应 (2)渗剂中的扩散 (3)相界面反应 (4)金属工件中的扩散
(5)金属中的反应
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2.2 化学热处理 3)金属扩渗
金属扩渗是金属化学热处理中常用的一种方法，其基本 原理和其他化学热处理相似。渗硼、渗钒、渗钛、渗铌和渗 铬等.
(1)硬度升高
(4)表面残余压应力
(2)改善疲劳性能
(3)提高耐磨性能
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
4)电子束表面淬火
电子束表面淬火处理与激光表面淬火相似，只是能量的来源和 功率密度不同。
2020/4/26
8.2.2 化学热处理
1) 概 述
化学热 处理是利用 固态扩散使 其他元素渗 入工作表面 的一种热处 理工艺，所 以又称扩散 热处理。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology 8.1表面工程简介
表面工程中的各种表面技术分为两大类型：其一是表面改性， 其二是表面涂层。
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8. Surface Eng in Tribology
3)激光表面淬火
指碳钢或合金纲在室温下经激光辐照．表层被迅速加热至 奥氏体化温度以上，在激光停止辐照后，快速自冷淬火得到马 氏体组织的一种工艺方法。
采用球墨铸铁制造的汽车曲轴，其圆弧处经表面淬火后，硬 度可升高到55—62HBC，耐磨性与疲劳强度也大为提高；采 用钢或铸铁制造的凸轮、齿轮、活塞环、缸套、模具等，经激 光表面淬火后，大大提高表面硬度与耐磨性。
2020/4/26
8.2.2 化学热处理 3)金属扩渗
8. Surface Eng in Tribology
目前，渗金属的化学热处理工艺，特别是多元共渗工艺，如碳、 氮、硼三元共渗，巳在石油机械(如公锥、母锥)、冷作模具(如 拉丝模、冷冲模等)领域显示出较大的优越性。可以预见，渗金 属方法将会有良好的发展和应用前景。
表面淬火用钢的含碳量以wc=0.40％-0.50％为宜。如果提 高含碳量，则会增加淬硬层脆性，降低心部塑性和韧性，并增 加淬火开裂倾向.
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
1) 感应加热表面淬火
2020/4/26
8. Surface Eng in Tribology
8.2 表 面 改 性 8.2.1表面淬火
主要用于各种齿轮、凸轮、曲轴胫、顶杆、阀门、套筒及 轧辊等的表面改性.
表面淬火主要是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法 来实现的，即利用快速加热使钢件表面很快地达到淬火的温度， 而不待热量传至钢件中心，即迅速予以冷却，如此便可以只使 表层被淬硬为马氏体，而中心仍为未淬火组织.