金属表面化学热处理技术与应用
金属材料的热处理和表面处理
金属材料的热处理和表面处理金属材料在工业生产和制造过程中扮演着重要的角色。
为了提高金属材料的性能和延长其使用寿命，热处理和表面处理成为必不可少的工艺。
本文将介绍金属材料的热处理和表面处理的基本概念、工艺和应用。
一、热处理热处理是通过在一定温度范围内对金属材料进行加热、保温和冷却来改变其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理方法包括退火、淬火、回火和正火。
1. 退火退火是最常见的热处理方法之一，通过将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以改善金属的塑性、韧性和机械性能。
退火过程中，金属材料的晶粒会长大并且组织结构得到调整，从而消除内部应力和缺陷。
2. 淬火淬火是将金属材料迅速冷却至室温的热处理方法。
淬火能使金属材料获得高硬度和较高的强度，但会增加脆性。
因此，通常需要通过回火来降低脆性。
3. 回火回火是将淬火后的金属材料加热至一定温度，然后以适当速度冷却的过程。
回火旨在降低金属材料的硬度和脆性，提高其韧性和塑性，以适应不同的使用要求。
4. 正火正火是将金属材料加热至临界点以上，然后冷却至室温的热处理过程。
正火能改善金属材料的硬度、强度和韧性，并且能提高金属材料的耐磨性能。
二、表面处理表面处理是通过对金属材料表面进行物理、化学或电化学处理，以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和功能性。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、热喷涂和阳极氧化。
1. 电镀电镀是利用电解质溶液中的金属离子，通过电解沉积在金属材料表面，形成一层金属膜的过程。
电镀可以改善金属材料的外观，提高其耐腐蚀性和耐磨性，同时也可以增加金属材料的导电性和焊接性。
2. 喷涂喷涂是将涂料通过喷枪均匀地喷洒在金属材料表面的过程。
喷涂能够形成一层保护膜，提供金属材料防锈、防腐蚀和装饰的功能。
常见的喷涂涂料有涂胶、烤漆和粉末涂料等。
3. 热喷涂热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末加热至熔点，然后通过喷枪喷射在金属材料表面形成涂层的过程。
热喷涂能够提高金属材料的抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性，常用于航空航天和化工等领域。
金属表面处理及热处理加工与表面处理的区别
金属表面处理及热处理加工与表面处理的区别一、金属表面处理的概念及作用1. 金属表面处理是指对金属材料表面进行加工、修饰，以改善其表面性能、保护和美化的一种工艺。
它是金属加工中不可缺少的环节之一，能够提高金属零件的使用寿命、使用性能和外观质量。
2. 金属表面处理的作用主要包括防腐、防锈、提高表面硬度、改善耐磨性、改善电化学性能等。
通过表面处理，可以使金属零件在使用过程中具有更好的耐磨、耐蚀和耐高温性能，从而延长其使用寿命。
二、热处理加工的概念及作用1. 热处理加工是指通过对金属材料进行加热、保温和冷却等工艺过程，以改变其组织结构和性能的一种加工方法。
热处理加工能够提高金属材料的硬度、强度、韧性和耐磨性，从而提高材料的使用性能。
2. 热处理加工的作用主要包括改善金属材料的力学性能、提高耐热性和耐磨性、消除材料内部应力和变形等。
通过热处理，可以实现对金属材料的精密控制，使其具有更加优质的力学性能和使用寿命。
三、金属表面处理与热处理加工的区别1. 目的不同：金属表面处理主要是为了改善表面性能，如耐腐蚀、耐磨等；而热处理加工旨在改善整体材料的力学性能，如硬度、强度等。
2. 方法不同：金属表面处理多采用化学处理、机械加工等方式，以在表面形成一层保护膜或改变表面状态；而热处理加工则通过加热、保温和冷却等工艺过程改变材料的组织结构和性能。
3. 范围不同：金属表面处理更偏向于表面的零部件加工和改良；热处理加工则涉及到整体材料的加工和性能提升。
四、个人观点及总结在金属加工领域，金属表面处理和热处理加工都扮演着十分重要的角色。
金属表面处理能够改善金属零件的表面性能，从而提高其使用寿命和稳定性；而热处理加工则能够提升整体材料的力学性能，使其在各种特殊条件下都能够保持优质的性能特性。
两者相辅相成，为金属加工领域的高质量发展提供了重要支撑。
在以后的工程实践中，我会更加注重金属材料的综合加工处理，同时加强对金属表面处理和热处理加工的深入学习和实践应用，以提高自己在金属加工领域的专业技能和水平。
金属材料表面处理工艺的研究与应用
金属材料表面处理工艺的研究与应用金属材料是工业制造中最重要的材料之一，拥有优异的力学性能和导电性能。
然而，金属材料的表面常常存在各种缺陷，如氧化、腐蚀、磨损等，这些缺陷会导致材料的性能下降。
为了改善金属材料表面的性能，人们研究并开发了各种表面处理工艺。
本文将介绍金属材料表面处理工艺的研究与应用。
1. 机械加工法机械加工法是最早被应用的表面处理工艺之一。
它通过机械力和热力来改变材料表面的形态和组织结构，从而改善其表面性能。
机械加工法的主要方法有磨削、打磨和抛光等。
这些方法可以减少表面的凸起部分，使表面更加光滑，提高其抗腐蚀性和磨损性能。
2. 化学处理法化学处理法是通过在金属表面涂覆一层不同化学成分的涂料来改善其表面性能。
化学处理法可以分为阳极氧化、电镀、化学镀等多种方法。
这些方法可以形成一层保护膜，防止金属表面氧化、腐蚀和磨损。
3. 热处理法热处理法是通过在金属表面加热而改变其组织结构和性能。
常用的热处理方法有退火、正火、淬火和回火。
这些方法可以改善材料的硬度、强度和韧性等力学性能，同时也可以改善抗腐蚀性和耐磨性等表面性能。
4. 薄膜涂覆法薄膜涂覆法是在金属表面涂覆一层薄膜，这些薄膜可以分为有机薄膜和金属薄膜两类。
有机薄膜如聚合物、防护漆等可以保护金属表面免受腐蚀和磨损。
而金属薄膜如氧化铬膜和氮化硅膜可以提高材料表面硬度和耐磨性能。
总之，金属材料表面处理工艺的研究与应用对于提高材料表面性能和延长材料寿命具有重要意义。
随着科技的进步和工艺的发展，人们相信会有更多更高效的表面处理方法被应用到实际生产中，为各行各业的发展带来更多贡献。
常用金属表面处理工艺及技术
金属表面处理工艺一、表面热处理1、表面淬火 n 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以 强化零件表面的热处理方法。
感火焰加热 应加 热n 表面淬火目的： n ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; n ② 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。
即表硬里韧。
n 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。
轴 的 感 应 加加 热 表 面 淬淬 火n ①表面淬火用材料 n ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。
n 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。
n 含碳量过高，心部韧性下降； n ⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。
机床导轨表面淬火齿轮n ②预备热处理 n ⑴工艺： n 对于结构钢为调质或正火。
n 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。
n ⑵目的: n 为表面淬火作组织准备； n 获得最终心部组织。
回火索氏体 索氏体n ③表面淬火后的回火 n 采用低温回火，温度不高于200℃。
n 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。
n ④表面淬火+低温回火后的组织 n 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。
感应加热表面淬火 感应淬火机床n ⑤表面淬火常用加热方法 n ⑴ 感应加热: 利用交变电流在工件表面感应巨大涡流， 使工件表面迅速加热的方法。
感应加热 表面淬火示意图n 感应加热分为： n 高频感应加热频率为250-300KHz，淬 硬层深度0.5-2mm火传 感动 应轴 器连续 淬感应加热表面淬火齿轮的截面图n 中频感应加热 频 率 为 25008000Hz ， 淬 硬 层 深度2-10mm。
中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴各种感应器n 工频感应加热 n 频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm感应穿透加热各种感应器n ⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加 热工件表面的方法。
成本低，但质 量不易控制。
金属表面处理的工艺改进与技术应用
金属表面处理的工艺改进与技术应用金属表面处理技术是金属加工的重要环节，它直接影响着金属产品的质量、性能和使用寿命。
本文将详细探讨几种常见的金属表面处理工艺的改进与技术应用。
1. 喷涂技术喷涂技术是在金属表面形成一层保护层，以防止金属腐蚀和提高金属表面的耐磨性。
目前，喷涂技术已经发展出了多种方法，如空气喷涂、高压喷涂、等离子喷涂和激光喷涂等。
1.1 空气喷涂空气喷涂是利用压缩空气将涂料雾化成小颗粒，然后喷射到金属表面上。
这种方法设备简单，操作方便，适用于各种形状的金属表面处理。
但是，空气喷涂的涂层厚度均匀性较差，而且涂料利用率低。
1.2 高压喷涂高压喷涂是利用高压将涂料雾化成极细的颗粒，使其能够更好地覆盖金属表面，形成均匀的涂层。
与空气喷涂相比，高压喷涂的涂层质量更高，涂料利用率也更高。
1.3 等离子喷涂等离子喷涂是利用等离子弧将涂料加热至熔融状态，然后喷射到金属表面上。
这种方法可以获得高性能的涂层，如陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层等。
但是，等离子喷涂设备成本较高，操作复杂。
1.4 激光喷涂激光喷涂是利用激光束将涂料熔化，然后喷射到金属表面上。
这种方法可以获得高质量、高性能的涂层，但是设备成本极高，操作复杂，适用于小批量、高精度的金属表面处理。
2. 电镀技术电镀技术是在金属表面沉积一层金属，以提高金属的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
电镀技术已经发展出了多种方法，如传统电镀、脉冲电镀和电化学镀等。
2.1 传统电镀传统电镀是在含有金属离子的溶液中，通过外加电流，使金属离子在金属表面上沉积形成金属层。
这种方法操作简单，成本低，但是镀层质量较差，生产效率低。
2.2 脉冲电镀脉冲电镀是在电镀过程中，通过改变电流的脉冲宽度和脉冲频率，以提高镀层的质量。
与传统电镀相比，脉冲电镀可以获得更均匀、更致密的镀层，提高生产效率。
2.3 电化学镀电化学镀是利用电化学反应，在金属表面沉积金属。
这种方法可以在复杂形状的金属表面上获得均匀的金属层，适用于小批量、高精度的金属表面处理。
热处理方法、特点和应用
热处理方法、特点和应用热处理是金属材料加工过程中的重要环节，它通过改变金属材料的内部结构，从而改变其物理和机械性能，以达到所需的使用性能。
不同的热处理方法具有不同的特点和应用，下面将对一些常见的热处理方法进行详细介绍。
一、退火退火是一种将金属材料加热到一定温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的过程。
退火的主要目的是降低金属材料的硬度，提高其可塑性，以方便后续的加工过程。
同时，退火还可以消除金属材料内部的应力，提高其抗腐蚀性。
退火的过程比较长，需要控制好加热温度和冷却速度，否则可能会影响金属材料的性能。
二、正火正火是一种将金属材料加热到一定温度，保持一定时间，然后快速冷却的过程。
正火的主要目的是提高金属材料的硬度，降低其可塑性，以方便后续的加工过程。
同时，正火还可以细化金属材料的晶粒，提高其机械性能。
正火的过程比较短，需要控制好加热温度和冷却速度，否则可能会影响金属材料的性能。
三、淬火淬火是一种将金属材料加热到一定温度，保持一定时间，然后快速冷却的过程。
淬火的主要目的是提高金属材料的硬度，提高其耐磨性和抗腐蚀性。
同时，淬火还可以细化金属材料的晶粒，提高其机械性能。
淬火的过程需要控制好加热温度和冷却速度，否则可能会影响金属材料的性能。
四、回火回火是一种将金属材料加热到一定温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的过程。
回火的主要目的是降低金属材料的硬度，提高其韧性和抗腐蚀性。
同时，回火还可以消除金属材料内部的应力，提高其机械性能。
回火的过程需要控制好加热温度和冷却速度，否则可能会影响金属材料的性能。
五、表面热处理表面热处理是一种只对金属材料表面进行热处理的过程，主要目的是提高金属材料表面的硬度和耐磨性，同时不改变金属材料内部的性能。
表面热处理的方法包括火焰喷涂、等离子喷涂、电镀等。
这些方法可以有效地提高金属材料的表面性能，同时不改变金属材料内部的性能。
六、化学热处理化学热处理是一种通过化学反应改变金属材料表面的化学成分，从而提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性的过程。
表面化学热处理技术
化学热处理渗碳：为了获得高硬度、高耐磨的表面及强韧的心部，渗碳后必须进行淬火加低温回火处理。
按渗碳介质可分为：气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳。
渗氮：①渗氮层具有高硬度、高耐磨性；②渗氮层比热容打，在钢件表面形成压应力层可显著提高耐疲劳性能，渗氮层的耐疲劳性优于渗碳层；③渗氮层表面有化学稳定性高的ε相，能显著提高耐腐蚀性。
渗氮能形成性能优越的渗氮层，但由于工艺时间太长，使得生产率太低，成本高，应尽量少采用。
渗氮一般用在强烈磨损、耐疲劳性要求非常高的零件，有的场合是除要求机械性能外还要求耐腐蚀的零件。
碳氮共渗（俗称“氰化”）：按工艺温度分：低温碳氮共渗（520-580℃），工艺温度低，共渗过程是以氮原子为主、碳原子为辅的渗入过程，俗称“软氮化”；中温碳氮共渗（780-880℃）；高温碳氮共渗（880-930℃）。
优点：①与渗碳相比处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大，变形裂倾向小，能源消耗少，共渗层的疲劳性和抗回火稳定性好；②与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。
氮碳共渗：氮碳共渗起源于西德，是在液体渗氮基础上发展起来的。
早期氮碳共渗是在含氰化物的盐浴中进行的。
由于处理温度低，一般在500-600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为“软氮化”。
氮碳共渗工艺的优点如下：①氮碳共渗有优良的性能：渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达HV570-680；渗氮钢、高速钢、模具钢共渗后硬度可达HV850-1200；脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性和耐腐蚀性。
②工艺温度低，且不淬火，工件变形小。
③处理时间短，经济性好。
④设备简单，工艺易掌握。
存在问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。
渗硼：渗硼是一种有效地表面硬化工艺。
将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。
金属零件渗硼后，表面形成的硼化物（FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2）及碳化硼等化合物的硬度极高，热稳定性。
零件加工中的表面处理技术
零件加工中的表面处理技术随着工业技术的不断进步，零件加工已不再是简单的机械生产过程，而是成为了具有高度技术含量的复合综合过程。
表面处理技术作为零件加工的重要环节，对于零件的质量、耐用性、外观等方面具有很大的影响。
本文探讨零件加工中常用的表面处理技术，分析各种技术的特点和适用范围，以期为零件制造业提供参考。
一、化学处理技术化学处理技术是利用酸、碱等化学物质将零件表面腐蚀、氧化或还原，以改善、修饰、保护、增强金属表面性能的方法。
其中最常见的化学处理技术包括镀铬、镀锌、磷化和阳极氧化等。
1. 镀铬：镀铬是目前最常见的表面处理技术之一，主要是利用电解沉积法将铬层沉积到零件表面，形成具有防腐、耐磨、光亮度高、色彩稳定等特点的铬层。
镀铬技术适用于各种金属材料，如铁、铜、铝等。
2. 镀锌：镀锌技术适用于镀锌零件的防锈、耐蚀等要求较高的场合。
主要原理是将锌层电沉积到钢材表面，形成具有良好耐腐蚀性的锌层。
对于冶金行业、建筑工程等领域，镀锌技术也已得到广泛应用。
3. 磷化：磷化技术的作用是通过在钢材表面形成一层磷酸盐膜，以降低钢材表面的摩擦系数、增强耐磨性和延长使用寿命。
适用于机械、汽车、电子等行业中对耐腐蚀性、耐磨性和硬度要求较高的部件。
4. 阳极氧化：阳极氧化是指在金属表面形成一层氧化铝薄膜，以提高金属零件的防腐蚀、保护和装饰效果。
适用于铝合金零件、电子元器件和汽车等领域。
二、机械处理技术机械处理技术是指采用机械加工的方式对零件表面进行加工处理的技术。
机械处理技术适用范围广，处理方法也比较多样，常见的有研磨、抛光、划痕、喷砂等。
1. 研磨：研磨是指通过研磨机将零件表面进行平整、光洁处理。
这种技术适用于对表面光洁度要求较高的零件加工。
2. 抛光：抛光技术是通过磨料对零件表面进行喷射和抛光处理，以便为其赋予镜面效果、提高表面硬度和耐腐蚀性等性能。
3. 划痕：划痕技术是一种通过磨料对零件表面进行切割，形成高亮晶体的表面加工方式。
表面热处理的原理及其应用
表面热处理的原理及其应用前言表面热处理是一种通过加热金属材料的表面以改变其性能的工艺。
它可以对金属材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性等进行改善，从而延长其使用寿命。
本文将介绍表面热处理的原理以及它在各个行业中的应用。
表面热处理的原理表面热处理的原理主要包括热软化、硬化、表面改性等几个方面。
热软化热软化是指将金属材料加热至其临界温度以下，使其晶粒长大并晶界迁移，从而降低其硬度和强度。
这种热处理方法常用于金属的冷加工工艺中，可以使材料变得更易于加工。
热软化方法有退火、回火等。
硬化硬化是通过加热金属材料并迅速冷却，使其发生组织和相变的改变，从而提高其硬度和强度。
这种热处理方法常用于提高金属材料的耐磨性和耐疲劳性。
硬化方法有淬火、淬火+回火、等离子氮化等。
表面改性表面改性是通过对金属材料表面进行处理，改变其表面形状、化学成分和微观结构，从而获得所需的表面性能。
这种热处理方法常用于提高金属材料的耐腐蚀性和耐磨性。
表面改性方法有氮化、碳化、镀层等。
表面热处理的应用表面热处理在各个行业中均有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：汽车制造业在汽车制造业中，表面热处理常用于发动机零部件、传动系统和悬挂系统等关键部件的制造中。
通过对这些部件进行硬化处理，可以提高它们的耐磨性和耐疲劳性，从而提高整车的可靠性和使用寿命。
机械制造业在机械制造业中，表面热处理常用于刀具、模具、轴承等零部件的制造。
通过对这些零部件进行硬化处理，可以提高它们的硬度和耐磨性，从而延长其使用寿命，并提高加工效率。
能源行业在能源行业中，表面热处理常用于燃气轮机、汽轮机、发电机等设备的制造。
通过对这些设备的叶片和叶栅进行表面改性处理，可以提高它们的耐腐蚀性和抗磨损性，从而提高能源设备的运行效率和可靠性。
航空航天业在航空航天业中，表面热处理常用于航空发动机、飞机结构和航天器零部件的制造。
通过对这些部件进行热软化和硬化处理，可以提高它们的强度和耐久性，从而确保航空航天器的安全性和可靠性。
常用热处理和表面处理的方法
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.
涂层材料和基体材料非常广泛, 金属及其合金/塑料/陶瓷/及复合材料均可.
2. 电镀: 相当经济地给基体材料镀上多种金属. 镀层厚度易控制, 基体材料不加热,
热变形小.
3. 沉积法: 依靠有机金属化合物的分解, 环境与基体表面间热力学的势差或真空中
蒸气凝聚行成薄的覆盖层.
可以准确控制覆盖层的厚度和成分, 可以形成复合(多层)覆盖层.
c. 根据热处理的温度要求分为: 高温处理, 温度约800°C以上(淬火/正火)
低温处理, 温度在150°C~720°C之间(回火/退火)
备注: 括号内数值为淬火后一般可达硬度
2.
3.
备注: 金属表面处理防腐蚀另有发黑处理.。
金属表面处理技术手册
金属表面处理技术手册随着现代工业的快速发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，如何提高金属材料的使用寿命并满足各种不同工作环境的要求，金属表面处理技术成为了必不可少的环节。
本手册将详细介绍金属表面处理技术的基础知识、常用处理方法以及实际应用，旨在为广大工程师和技术人员提供必要的专业知识。
一、金属表面处理技术的基本原理金属表面处理技术是指在金属表面形成具有一定厚度，良好均匀性和明显界限的新表面层，以获得所需的性能要求。
对金属表面进行处理，可以改善其表面润滑性、防腐性、耐磨性、强度和外观等方面的性能。
金属表面处理技术主要包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法包括机械处理、电化学处理和热处理等，它们主要是利用物理作用原理改变金属表面状态和组织结构，从而获得所需性能要求。
化学方法则是利用各种化学反应发生在金属表面上，生成一定的化学物质，改变或增加金属表面的成分、结构或形貌。
二、金属表面处理的常用方法1、机械处理机械处理主要包括打磨、抛光和喷砂等方法，它们广泛应用于金属表面去毛刺、去除氧化皮和提高表面光洁度。
机械处理可以使金属表面处于一种高度的平整度和光洁度，从而提高了其机械强度和抗腐蚀性能。
2、电化学处理电化学处理是指在特定条件下，利用金属表面和电解液之间的电化学反应改变金属表面状态的一种处理方法。
其主要包括阳极处理、阴极处理、电沉积和电解抛光等方法。
电化学处理可以在金属表面形成一层薄膜，从而提高其表面的物理和化学性能。
3、热处理热处理是指将金属加热到一定温度，并经过一定时间的保温处理，使其产生组织结构变化以及物理和化学性质改善的一种方法。
热处理广泛应用于提高金属材料的强度、韧性和耐磨性等，也可以使金属表面获得一定的硬度和耐蚀性。
4、化学处理化学处理是指将金属表面浸泡在特定的化学液体中，利用各种化学反应使金属表面形成一定的化学表面层，从而改善其性能。
化学处理可分为酸洗、碱洗和盐浴渗碳等，它们广泛应用于金属材料的脱油、去氧化皮、除锈和提高耐腐蚀性等方面。
表面热处理
表面热处理表面热处理是指通过对材料表面进行一系列的加热和冷却操作，以改变其物理、化学和机械性能的过程。
这是一种常用的金属加工工艺，广泛应用于各个领域，包括汽车、航空航天、机械制造等行业。
本文将介绍表面热处理的原理、常见方法和应用。
一、表面热处理的原理表面热处理的原理是通过加热材料表面使其达到一定温度，然后进行相应的冷却过程。
这样可以改变材料的结构和性能，使其具备更好的硬度、耐磨性、韧性等特性。
表面热处理的原理主要包括几个方面：1. 固溶处理：将材料加热至固溶温度，然后保持一定时间，使固溶体中的多种相溶于一体。
通过固溶处理可以消除材料的偏析和晶粒的过大，提高材料的塑性和可加工性。
2. 相变处理：将材料加热至固相线以上温度，使其产生相变。
常见的相变有奥氏体转变、铁素体转变和马氏体转变等。
相变处理可以改变材料的组织结构，进而改变材料的硬度、强度和韧性等性能。
3. 淬火处理：将材料迅速冷却至室温以下，使其快速固化。
这样可以使材料形成较硬的组织结构，提高材料的硬度和强度。
淬火处理可以通过控制冷却速度和淬火介质的选择来实现不同的效果。
4. 回火处理：将淬硬材料加热至一定温度，然后进行适当的保温时间，最后冷却至室温。
回火处理可以消除淬火应力和提高材料的韧性、塑性和强度。
二、表面热处理的常见方法表面热处理的常见方法包括淬火、回火、等离子表面合金化、表面沉积等。
下面分别介绍这些方法的原理和应用。
1. 淬火：淬火是指将材料加热至固溶温度，然后迅速冷却至室温以下。
这样可以使材料形成硬而脆的马氏体组织，提高材料的硬度和强度。
淬火常用于工具钢、汽车零部件等材料的加工过程中。
2. 回火：回火是指将淬硬材料加热至一定温度，然后保温一段时间，最后冷却至室温。
回火可以消除淬火应力，提高材料的韧性、塑性和强度。
回火常用于工具制造、弹簧制造等领域。
3. 等离子表面合金化：等离子表面合金化是指利用等离子体技术，在材料表面形成一层合金层。
第6章 金属热处理及表面处理技术
• （1）奥氏体形核 奥氏体晶核首先在铁素体相界面处形成。 • （2）奥氏体长大 形成的奥氏体晶核依靠铁、碳原子的扩散，
同时向铁素体和渗碳体两个方向长大，直至铁素体消失。 • （3）残余渗碳体溶解 在奥氏体形成过程中，铁素体首先消失，
残余的渗碳体随着加热和保温时间的延长，不断溶入奥氏体， 直到全部消失。 • （4）奥氏体成分的均匀化 刚形成的奥氏体，其中的碳浓度是 不均匀的，在原渗碳体处含碳量较高，而原铁素体处含碳量较 低，只有在继续加热保温过程中，通过碳原子的扩散，才能使 奥氏体中的含碳量趋于均匀，形成成分较为均匀的奥氏体。
第6章 金属热处理及 表面处理技术
6.1概述
• 随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提 出了越来越高的要求，改善钢材的性能，有两个主要途径：
一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方 法；另一个则通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。
• 所谓钢的热处理，就是通过加热、保温和冷却，使钢材内 部的组织结构发生变化，从而获得所需性能的一种工艺方 法。
• 从上述分析可以看出，零件加热后进行适当的保温是很有 必要的。其目的是：能使零件在保温过程中彻底完成相变； 为了得到成分较为均匀的奥氏体组织。
• 亚共析钢和共析钢的奥氏体化过程与共析钢相似，不同的 是，在室温下它们的平衡组织中除珠光体外，还有先共析 相存在，当它们被加热到Ac1以上时，首先是其中的珠光 体转变为奥氏体（这一过程与共析钢相同），而此时还有 先共析相（铁素体或渗碳体）存在，要得到单一的奥氏体， 必须提高加热温度，对亚共析钢来说，加热温度超过Ac3 后，先共析铁素体才逐渐转变为奥氏体；对过共析钢来说， 加热温度超过Arcm后，先共析渗碳体才会全部溶解到奥 氏体中去。因此，亚共析钢和过共析钢在上、下临界点之 间加热时，其组织应该是奥氏体和先共析相组成的两相组 织，这种加热方法称为两相区加热或“不完全奥氏体化”， 它常在过共析钢的加热中使用。
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。
金属表面处理中的改善热导率技术及应用
金属表面处理中的改善热导率技术及应用1. 前言金属材料在现代工业中扮演着重要的角色，其优异的导热性、导电性和强度使得它们在许多领域得到广泛应用。
然而，金属表面的氧化、污染和微观结构的不完善等因素会影响其热导率，从而降低设备的热效能。
因此，研究金属表面处理技术，特别是改善热导率的处理技术，对于提高金属材料的性能具有重要意义。
2. 金属表面处理对热导率的影响金属表面处理技术主要包括清洗、抛光、镀膜和热处理等。
这些处理方法对于改善金属热导率具有显著的效果。
2.1 清洗清洗是金属表面处理的第一步，其目的是去除表面的氧化物、油脂、污垢等杂质。
清洗可以显著提高金属热导率，因为表面的杂质会阻碍热量的传导。
常用的清洗方法有溶剂清洗、超声波清洗和喷淋清洗等。
2.2 抛光抛光可以去除金属表面的微观不平整，从而减少表面缺陷对热传导的阻碍。
抛光的方法有手工抛光、机械抛光和化学抛光等。
抛光后的金属表面光滑，热导率得到提高。
2.3 镀膜镀膜是在金属表面沉积一层具有高热导率的薄膜，以提高金属的热导率。
常用的镀膜方法有真空镀膜、电镀和化学镀等。
镀膜不仅可以提高热导率，还可以保护金属表面，延长使用寿命。
2.4 热处理热处理是通过改变金属的微观结构，提高其热导率。
常用的热处理方法有退火、回火和正火等。
热处理可以消除金属中的应力和微观缺陷，从而提高热导率。
3. 改善热导率的金属表面处理技术及应用在金属表面处理中，有些特殊的技术被开发出来，以进一步提高金属的热导率。
3.1 激光表面处理激光表面处理是一种高效的金属表面处理技术，通过激光加热，使金属表面迅速熔化，然后快速冷却，从而形成具有高热导率的微观结构。
激光表面处理技术广泛应用于航空航天、汽车制造和电子设备等领域。
3.2 电子束表面处理电子束表面处理是利用电子束的高能量，使金属表面发生物理和化学变化，从而提高热导率。
电子束表面处理技术在半导体制造、核能和材料科学研究等领域具有广泛应用。
金属表面化学热处理
第三节金属表面化学热处理1、什么叫金属表面化学热处理？表面热处理是指仅对零部件表层加热、冷却，从而改变表层组织和性能而不改变成分的一种工艺，是最基本、应用最广泛的材料表面改性技术之一。
金属表面化学热处理是利用元素扩散性能，使合金元素渗入金属表层的一种热处理工艺。
2、工艺过程首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，使活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子、活性原子被表面吸附并溶入表面、溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变表层的成分、组织和性能。
3、化学热处理的基本过程化学热处理包括三个基本过程，即①化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；②活性原子或离子被钢件表面吸收和固溶的吸收过程；③被渗元素原子不断向内部扩散的扩散过程。
4、金属表面化学热处理的特点？和表面淬火不同，化学热处理后的工件表面不仅有组织的变化，而且也有化学成分的变化。
5、金属表面化学热处理的目的？一、提高金属表面的强度、硬度和耐磨性。
如渗氮、渗硼等. 渗氮硬度可达950HV~~1200HV,渗硼硬度可达1400HV~~2000HV.常用的硬度单位有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等.什么叫渗氮？渗氮，就是把工件置于含有氮原子的介质中加热到一定温度，保温一段时间后，在工件表面形成一层坚硬的渗氮层。
说白了就是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层。
二、提高材料疲劳强度。
如渗氮、渗硼、渗铬。
三、使金属表面具有良好的抗粘着、抗咬合的能力和降低摩擦系数。
如渗硫等。
四、提高金属表面的耐蚀性。
如渗氮、渗铝等。
5、金属表面化学热处理的性能？化学热处理后的钢件表面可以获得比表面淬火所具有的更高的硬度、耐磨性和疲劳强度；心部在具有塑性和韧性的同时，还可获得较高的强度。
6、化学热处理的种类i.固体法。
（粉末填充法、膏剂涂覆法、电热旋流法、覆盖层扩散法）ii.液体法（包括盐浴法、电解盐浴法、水溶液电解法等）iii.气体法（固体气体法、间接气体法、流动粒子炉法）iv.等离子法。
化学镀镍热处理
化学镀镍热处理
化学镀镍热处理是一种常见的表面处理方法，它可以提高金属材料的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
在化学镀镍的过程中，金属表面会被涂上一层镍，这层镍可以保护金属表面不受氧化、腐蚀等因素的侵害。
而热处理则是在化学镀镍后进行的一种处理方法，它可以进一步提高金属材料的性能。
化学镀镍的过程中，金属表面会被涂上一层镍，这层镍可以保护金属表面不受氧化、腐蚀等因素的侵害。
而热处理则是在化学镀镍后进行的一种处理方法，它可以进一步提高金属材料的性能。
热处理的过程中，金属材料会被加热到一定温度，然后冷却。
这个过程可以改变金属的晶体结构，从而改变金属的性能。
热处理可以使金属材料的硬度、强度、韧性等性能得到提高。
在化学镀镍后进行热处理，可以使镀层更加牢固，不易剥落。
此外，热处理还可以改善金属材料的耐磨性和耐腐蚀性。
这对于一些需要在恶劣环境下使用的金属制品来说，是非常重要的。
化学镀镍热处理的过程中，需要注意一些问题。
首先，热处理的温度和时间需要控制好，过高的温度和时间会导致金属材料的性能下降。
其次，热处理后需要进行冷却，冷却的速度也需要控制好，过快或过慢的冷却速度都会影响金属材料的性能。
最后，热处理后需要进行表面处理，以保护金属表面不受氧化、腐蚀等因素的侵害。
化学镀镍热处理是一种常见的表面处理方法，它可以提高金属材料的性能。
在进行化学镀镍热处理时，需要注意控制好温度、时间和冷却速度等因素，以保证金属材料的性能得到最大的提升。
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课程：学生姓名：学号：课程教师：金属表面化学热处理技术与应用姓名（南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031）摘要：为提高金属表面机械强度和摩擦磨损性能，通常需要对材料表面进行化学热处理。
此项技术正逐步朝着能源消耗低、环境污染少的方向发展。
本文论述了渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等化学热处理技术在金属材料表面加工中的作用机理和应用；简介了复合处理新兴工艺并展望了化学热处理技术未来的发展方向。
关键词：化学热处理；金属材料；渗硼；电化学热处理Metal surface chemical treatment technology and applicationsZHANG Dan-ting（School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031,China）Abstract：In order to improve the mechanical strength and the friction and wear propertiesof the metal surface，it usually requires chemical treatment of the material surface．This technology is developing toward low energy consumption，less environmental pollution and direction gradually．This article discusses applications and the mechanism of metallic material’s chemical heat treatment technologies such as boronizing，carburizing，vacuum heat chemical treatment，reminders infiltration and the plasma chemical treatment；Introduce the composite processing technology briefly and outlook development of chemical treatment technology in the future．Key Words：Chemical treatment；Metallic materials：Boriding；Electrochemical heat treatment金属材料表面化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种表面处理技术。
它是利用元素扩散性能，使合金元素渗人金属表面的一种热处理工艺。
其基本工艺过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，是活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层、组织和性能[1]。
根据渗入元素的活性介质所处状态不同，化学热处理可分为：固体法、液体法、气体法和等离子法。
通过一定的化学热处理工艺，金属表层、过渡层与心部，在成分、组织和性能上有很大差别。
强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间的相互联系有关。
如渗碳表面层的碳含量及其分布、渗碳层深度和组织等均可能影响材料渗碳后的性能。
当前，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距,这种差距是深层次的。
因此对化学热处理技术发展历程及现状进行全面深入的了解显得十分必要，本文列举渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等表面处理技术来说明近年来工艺发展的趋势。
1渗硼技术1.1 渗硼技术发展现状渗硼是现代化学热处理方法之一，由于渗硼层极高的硬度和耐磨性远非一般表面硬化层可比，所以近年来渗硼工艺得到了国内外普遍重视[2]。
渗硼就是将工件置于高温状态的渗硼介质中，渗硼介质经化学反应析出活性硼原子，硼原子被工件表面吸收，在高温下逐步向工件内层扩散形成硼化层。
这种方法可用于钢铁材料，金属陶瓷和某些有色金属材料，如钛、钽和镍基合金。
渗硼工艺的历史已近百年，1895年莫桑（Moissan）发表了在钢铁材料表面进行气体渗硼的论文。
20世纪初期，前苏联、德国、美国等开始研究固体渗硼。
但由于得到的渗硼层薄、不均匀和疏松严重，没有实用价值，因此未能引起人们的重视。
20世纪60年代又重新重视固体渗硼。
G．Kartal，O．L．Eryilmaz，G．Krumdick[3]等人在研究中指出在低碳钢板基材，使用电化学渗硼在范围为850℃-1000℃的高温下，保温时间是从5分钟到120分钟，能得到一定致密度和厚度渗硼层硼化层，组织成分主要包括Fe2B和FeB相。
结果显示：电化学渗硼后硬度有了明显提高，从200±20HV提高到1700±200HV。
M．Keddam，R．Chegroune[4]使用以灰铸铁为渗硼试样，通过固体渗硼，从而得出渗硼层中Fe2B的增长与处理时间符合抛物线关系。
I．Campos-Silva，M．Ortiz-Dominguez[5]等研究以硼势和渗硼时间为主要因素，对灰铸铁试样进行渗硼试验，得出Fe2B形成动力学。
他们通过灰铸铁Fe2B层的增长动力学得到一个最佳渗硼的浓度，并与试验有很好的一致性，而且不同的渗硼源和渗硼媒介，可以不同程度促进和优化在不同金属的渗硼过程。
我国从1958年开始研究渗硼，首先研究了液体渗硼和膏剂渗硼。
今几年来在固体渗硼方面进展较大。
广大热处理工作者根据我国的具体条件研制了以硼铁为供硼剂的粉末渗硼剂、粒状渗硼剂，进而研究出硼砂石墨型渗硼剂。
从过去只能获得双相硼化层发展到可以稳定得到单相Fe2B的硼化层，使我国在固体渗硼方面步入世界前列[6]。
曲敬信，武晓丽，邵荷生[7]等对渗硼层磨料磨损特性的研究后指出：通过试验他们得出钢铁材料渗硼后由于可以大幅度提高硬度和耐磨性。
赵善中，曲敬信，邵荷生[8]等对几种常用热模具钢渗硼层进行磨损实验。
5CrMnMo，3Cr2W8V，4Cr5MoSi和40Cr钢的渗硼层在本实验条件下，从室温到500℃温度范围内，具有较低的磨损率，与同一成分未渗试样比较，其耐磨性提高3-7倍。
刘健健，陈祝平[9]等对膏剂渗硼进行研究，研究中指出膏剂渗硼的优点是可实现局部渗硼、渗剂消耗少和设备简单等优点；在膏剂渗硼中，影响渗硼层深度和质量的因素除选择合理的温度和时间外，主要是渗剂的成分；渗剂活性越强，渗硼层越厚，其中FeB含量越多；反之，渗硼层越薄，FeB含量越少。
1.2 渗硼技术的应用冷作模具主要的要求是抗磨损,故渗硼对于因磨损失效的模具非常合适。
对于只要求表面耐磨而基体强度要求不高的模具,渗硼后可不再进行热处理,这样既可保持模具的表面光洁度,又可保持基本不变形。
而对于热作磨具如：热冲压冲头、热引伸冲头等，经渗硼回火后使用寿命提高3～6倍。
另外在压铸模方面以普通碳素钢渗硼替代3Cr2W8V高合金钢取得了成功。
渗硼技术也应用到了石油机械上，如用于超低碳铬镍不锈钢制的阀杆、耐热钢制分离器壳体等均获得成功。
渗硼工艺还成功地应用于饲料粉碎机的锤片、泥浆泵钢套和可锻铸铁制件，以及纺织机械导板配件。
2渗碳技术2.1 渗碳方法与研究现状渗碳可提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度，在工业中应用十分广泛。
结构钢经渗碳后，能使工件表面活动高的硬度、耐磨性、耐侵蚀磨损性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，而心部具有一定强度、塑性、韧性的性能。
除了常规的气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳，当前已经开发了许多新的渗碳工艺，有效的提高表面渗碳效率，缩短工艺周期，提高生产率获得高质量的工件，如高温渗碳、等离子渗碳、真空渗碳、放电与电解渗碳等。
从相应的比较出发，国外的渗碳和渗氮工艺在近二十多年来的进展已形成具有明显特色的一些先进工艺技术。
德国Clausen等2001年发表的高温渗碳论文中介绍渗碳温度从950℃提高至1050℃可使渗碳周期缩短50%。
日本学者S．Nakamura等[10]，I．Machida 等[11]和T．Moritov等[12]分别在2002、2008和2010年在美国申请高浓度渗碳专利(US2002/0050307A1，US2008/0156399A1和US2010/0126632A1)，都能获得在常规渗碳淬火的马氏体基体上分布着细小弥散的碳化物粒状。
国内实施的高浓度渗碳工艺，一般采用在Ac1～Ac3或Ac1～Ac cm之间的温度下进行。
工件表面均处于［γ+(Fe，Cr，Mo)3C］两相区，以便形成细小、均匀的合金渗碳体颗粒，并保持在不聚集长大的状态。
有的采用循环加热渗碳工艺，有利于形成细小球形颗粒。
渗碳气氛碳势高于渗碳温度下奥氏体的饱和碳浓度值。
刘志儒等[13]采用稀土催渗的高浓度气体渗碳方法和(860±5)℃，8h(气氛碳势C p=1.2%)油淬工艺得到含大量细小弥散颗粒碳化物的渗层，表面硬度高于1000HV0.1，具有高耐磨性，试样的冲击韧度还高于常规渗碳工艺。
石巨岩等[14]对20CrMnTi钢在双室结构的滴控箱式气体渗碳炉上采用的工艺为：830℃(碳势C p=1.2%)预渗1h→925±5℃(C p=1.1%)1h，油冷→925±5℃(C p=1.1%)2h，油冷→925±5℃(C p=0.9%)1h，降温至880℃(C p=0.9%)1h，油冷，获得高饱和渗碳层的组织，表面硬度1057HV0.1，该值和耐磨性分别比常规渗碳的值提高13%和20%。
2.2 渗碳技术的应用高温渗碳周期短，生产效率高，使得高温渗碳齿轮钢的研发非常有意义。
但是由于高温渗碳速率快，易发生过渗现象，渗层深度过大，渗碳层残余应力就会下降，反而使材料的疲劳极限下降。
还需做更多工艺控制研究，使之成为成熟的渗碳技术。
深层渗碳对大模数重载齿轮的生产十分适用，这一技术要求除对基体材料的成分和强度有要求外，还对齿轮的渗层深度和碳浓度分布提出特殊规定。
许多工业发达国家，如瑞士、德国和日本都采用渗碳淬火和磨齿工艺技术。
低压真空渗碳在商用和军用飞机和航天器的应用包括制动系统、传动装置、飞行控制和导航系统、液动力设备、降落齿轮箱部件和轴承、球螺栓螺母、行星齿轮、小齿轮和轴等众多的零部件等领域广泛应用。
我国现在也制订了“航空发动机用高温渗碳轴承钢”相关标准，材料牌号为G13Cr4Mo4Ni4V。
要获得优良的渗碳硬化层性能和显微组织，只有采用真空渗碳才易于达到。