{技术管理套表}表面淬火和表面形变强化技术
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。
4表面淬火和表面形变强化技术.pptx
教学目的和要求
掌握表面淬火和表面形变强化技术的主要种类，工艺、 组织和性能特点。
重点：感应加热淬火、激光淬火、喷丸强化技术
前言：
表面淬火和表面形变强化技术是不需要外加其它材料，主要依靠材 料自身组织与结构转变来进行表面改性的表面工程技术。 工艺简单、效果显著、应用广泛。
特点： (优点)设备费用低，方法灵活，简便易行，可对大型零件局部实现表面 淬火。 (缺点)生产效率低，淬硬层的均匀性较差，质量控制比较困难。
组织特征： 过渡区较宽。
4.4 激光淬火与电子束淬火技术
一、激光淬火技术的原理与应用
定义：(激光相变硬化) 是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高
(2)激光工艺参数
激光功率、光斑直径、扫描速度
淬火层宽度：光斑直径D
淬硬层深度H： H∝P/(Dv)
P/(Dv)_比能量（J/cm2） P－激光功率，v－扫描速度
(3)表面预处理状态 表面组织准备：较细的表面组织
图片
(淬火态最优，细片状珠光体、回火马氏体或奥氏体次之，球状珠光体较差。)
表面“黑化”处理：磷化法、氧化法、喷刷涂料法
4.1 表面淬火技术的原理与特点
一、表面淬火技术的原理与分类
定义：用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者 Ac1(对过共析钢)之上(奥氏体化)，然后使其快速冷却并发生马氏体相变， 形成表面强化层的工艺过程。(Fe-Fe3C相图) 种类：感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等。 适用对象：中碳钢、球墨铸铁（C含量：0.35－1.20wt%）
三、激光冲击淬火技术
定义：
采用功率密度极高的激光束(107W/cm2以上)在极短时间内(低于1ms)作用 于金属表面，使金属表面发生局部剧烈蒸发，产生高达105atm的压力，该 压力使金属表面发生强烈的塑性变形，形成高密度的位错、孪晶，使材料 表面强度与硬度显著提高。
金属表面处理工艺及技术
渗碳后的热处理示意图
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常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低 温回火。此时组织为：
表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 心部：M回+F（淬透时）
M+F
渗碳淬火后的表层组织
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⑥钢的氮化 氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。 ⑴氮化用钢 为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中
表面淬火齿轮
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②预备热处理 ⑴工艺： 对于结构钢为调质或正火。 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: 为表面淬火作组织准备； 获得最终心部组织。
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回火索氏体
索氏体
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③表面淬火后的回火 采用低温回火，温度不高于200℃。 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。 ④表面淬火+低温回火后的组织 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。
塑性和韧性。即表硬里韧。 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。
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轴 的 感 应 加 热 表 面 淬 火
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①表面淬火用材料 ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。 含碳量过高，心部韧性下降； ⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。
机床导轨
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⑤渗碳后的热处理 淬火+低温回火, 回火温度为160-180℃。淬火方法有： ⑴ 预冷淬火法 渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。
渗碳后的热处理示意图
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{技术管理套表}产品再制造中常用表面技术讲义课件 (一)
{技术管理套表}产品再制造中常用表面技术讲义课件 (一)随着环境污染的日益加重和资源消耗的增加，产品再制造逐渐引起人们的重视。
在产品再制造的过程中，表面技术是不可或缺的一部分。
为了帮助大家更好地了解和应用常用的表面技术，在这篇文章中，我们将介绍“技术管理套表”产品再制造中常用表面技术讲义课件。
一、涂装技术涂装技术是常见的表面处理技术之一，其中最常见的是喷涂技术和电泳涂装技术。
喷涂技术以其高效便捷的特点广泛应用于各个领域，而电泳涂装技术则具有节能减排的优点，逐渐受到人们的关注。
二、电镀技术电镀技术是常见的表面处理技术之一，它主要是通过在金属表面涂上一层金属膜来改善其物理和化学性质。
电镀技术的优点在于具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，因此被广泛应用于机械制造、汽车、电子、航空等领域。
三、喷砂技术喷砂技术是通过将金属表面喷射高速砂粒来清理表面，达到去除氧化皮、腐蚀、零件表面瑕疵、增加表面粗糙度等效果的一种表面处理技术。
喷砂技术广泛应用于金属制品、工程机械、建筑材料等领域。
四、化学处理技术化学处理技术是通过在金属表面建立一层具有一定结构和性质的新表面层来实现表面改性的一种方法。
其常用的化学处理方法有酸洗、镀锌、氧化处理等。
五、热处理技术热处理技术是通过加热材料，然后对其进行快速冷却、退火等工艺来改变材料的微观结构和性质，从而达到改变材料硬度、强度、塑性等性质的一种方法。
热处理技术已被广泛应用于汽车、机械、电力等领域。
六、其他表面处理技术除了以上常用的表面处理技术外，还有许多其他的表面处理技术可供选择，如阳极氧化、喷涂陶瓷涂层、转移印刷等。
综上所述，“技术管理套表”产品再制造中常用表面技术讲义课件涵盖了多种不同类型的表面处理技术，包括涂装技术、电镀技术、喷砂技术、化学处理技术、热处理技术以及其他表面处理技术。
这些技术在产品再制造中发挥着重要的作用，能够为我们提供更高质量、更加安全和可靠的产品。
表面处理办法第五讲表面淬火与表面形变强化
0.5mm的零件表层在极短的时间内加热，然后靠自身迅速冷却， 达到淬火目的。
特点：变形量较小，不必回火。主要用于小、薄的零件，可 明显提高质量，降低成本。
表面处理办法第五讲表面淬火与表 面形变强化
第四章 表面淬火和表面形变强化
表面处理办法第五讲表面淬火与表 面形变强化
热处理知识（复习）
➢ 热处理的本质：通过改变 组织达到改善金属的机械性能。
➢ 热处理的4个工艺参数：加 热速度、加热温度、保温时间、 冷却速度。
➢ 热处理的4种工艺：退火、 正火、淬火、回火。
表面处理办法第五讲表面淬火与表 面形变强化
Die Hardening
表面处理办法第五讲表面淬火与表 面形变强化
第三节 火焰表面加热淬火技术 (flame surface hardening)
用火焰将工件表面快速 加热到Ac3或Acm以上，然后 用水快速冷却，以在表层获 得马氏体组织。
表面处理办法第五讲表面淬火与表 面形变强化
1 火焰加热的特点
燃料名称 发热值
火焰温度 ℃ 氧与燃料 空气与燃料
kcal/m3 氧助燃 空气助燃 气体积比 气体体积比
乙炔
12754
天然气(甲烷) 8900
丙烷
2435
城市煤气 2670 ~ 8010
煤油
*
3100 2700 2640 2540 2300
2320 1875 1925 1985
—
1.0 1.75 4.0
45钢的淬硬区组织为马氏体；过 渡区组织为马氏体＋铁素体；心部 组织为珠光体＋铁素体。 表面处理办法第五讲表面淬火与表
第四章 表面淬火及表面形变强化技术
第四章表面淬火和表面形变强化技术第一节表面淬火技术的原理与特点一、表面淬火技术的原理与分类（一）表面淬火的原理表面淬火是通过不同的热源对工件进行快速加热，当零件表层温度达到临界点以上（此时工件心部温度处于临界点以下）时迅速予以冷却，这样工件表层得到了淬硬组织而心部仍保持原来的组织。
适用材料：中碳钢或中碳合金钢。
工艺特点：快速加热，使工件表面迅速升温至淬火温度，而工件心部仍处于A1以下，这时立即喷水冷却，使工件表面层被淬硬成为马氏体，心部仍是原来的组织，保持着良好的韧性。
经表面淬火的工件，其表面硬度、耐磨性和疲劳强度均高，而心部则保留一定的塑性和韧性。
（二）表面淬火技术的分类根据加热方法不同，表面淬火可分为感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。
工业上应用最多的为感应加热和火焰加热表面淬火。
（三）表面淬火与化学热处理的区别表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织。
而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。
表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些合金钢。
化学热处理是将工件表面渗进了某些化学元素的原子，改变了表层的化学成份，使表面能得到高硬度或某些特殊的物理、化学性能。
而心部组织成份不变，仍保留原来的高塑性。
高韧性的性能，这样在工件截面上就有截然不同的化学成份与组织性能。
化学热处理生产周期长，不便于实现机械化、自动化生产，工艺复杂，质量不够稳定，辅助材料消耗多、费用大、成本高，许多情况下还需要贵重的合金钢。
化学热处理只在获得表面层的更高硬度与某些特殊性能及心部的高韧性等方面优于表面淬火。
第二节感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火法的基本原理（一）感应加热表面淬火法定义感应加热表面淬火法是采用一定方法使工件表面产生一定频率的感应电流，将零件表面迅速加热，然后迅速淬火冷却的一种热处理操作方法。
表面强化技术 PPT
目
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录
表面强化技术的定义及分类 金属表面形变强化 表面淬火 热扩渗技术 等离子体扩渗技术 激光表面强化技术 电子束表面强化技术
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电镀和化学镀 气相沉积技术 热喷涂、堆焊和热喷焊 离子注入和电火花表面强化
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表2-1 喷丸对模具寿命的影响
模具名称 电动机定、转 子模 定子单模冲模 一字槽光冲模 活扳手热精压 模 模具材料 喷丸介质d/mm 铸钢丸0.5 玻璃丸0.25~0.35 玻璃丸0.25~0.35 铸钢丸0.5 玻璃丸0.25~0.35 一次刃磨使用寿命/万次 喷丸前 1.2~3.2 52 0.96~1.35 0.175 0.388 喷完后 11.49 70 2.0~2.3 0.263 0.517
1.2 表面强化技术定义
定义：采用某种工艺手段使零件表面获得与基体材料 的组织结构，性能不同的一种技术。 优点：延长零件的使用寿命，节约稀有、昂贵材料， 促进高新技术发展。
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1 表面强化技术的定义及分类
1.3 表面强化技术分类
金属表面形变强化 电子束表面强化技术
表面淬火
电镀和化学镀
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2 金属表面形变强化
2.2.2 喷丸材料
1 钢丝线切割丸 2
铸钢丸
铸钢丸
常用钢丝直径d=0.4~1.2mm，硬度为45~50 HRC 为最佳，组织最好好回火M或者B。
弹丸尺寸为0.2~1.5mm，退火处理，硬度为 30~57 HRC，易碎，耗量大，但价格便宜 一般来说，黑色金属制件可用铸铁丸、钢铸丸、 铸钢丸的品质与含碳量有关，一般含碳量在 钢丝线切割丸、玻璃丸和陶瓷丸。有色金属如 0.85%~1.2% ，锰含量在0.65%~1.2% 铝合金、镁合金、钛合金和不锈钢则采用不锈 含质量分数为60%的SiO2，硬度46~50HRC， 钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。 脆性大，适用于零件硬度低于弹丸的硬度的场 合。 弹丸硬度高，但脆性大，喷丸后可或得较高的 残余压应力。 包括SiO2颗粒和Al2O3颗粒。喷丸时用水混合 SiO2颗粒，利用压缩空气
{技术管理套表}材料表面改性技术某某某
( ℃ ) 间 需要热处理 (h)
渗碳 900～ 3～9
950
需要
渗氮 500～ 20～ 不需要
600 50
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器, 出土于湖北江陵楚墓。 长55.7厘米， 剑锷锋芒 犀利，锋能割断头发。
3.钢的碳氮共渗---氰化处理
1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原 子的过程。
2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。 固体碳氮共渗 高温
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.1823:41:2423:41Aug-2018-Aug-20
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。23:41:2423:41:2423:41Tuesday, August 18, 2020
•
13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.1820.8.1823:41:2423:41:24August 18, 2020
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.1823:41:2423:41Aug-2018-Aug-20
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。23:41:2423:41:2423:41Tuesday, August 18, 2020
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13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.1820.8.1823:41:2423:41:24August 18, 2020
通过加热、保温，使介质中一种或 几种元素原子渗入工件表层，改变 表层的化学成分和组织的热处理工 艺。
二、 化学热处理的基本过程:
1.分解: 化学介质在高温下释放出待渗
的活性原子。
2CO
CO2 +〔C〕
2.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。
4章：表面淬火和表面形变强化技术
• 受控喷丸对材料表面 形貌与性能的影响： 形貌与性能的影响： 1）对硬度的影响 弹丸强度或动能越大， 弹丸强度或动能越大， 则变形层深度越大； 则变形层深度越大； 弹丸硬度越高， 弹丸硬度越高，喷丸 层深度越深； 层深度越深； 被喷零件的硬度越高， 被喷零件的硬度越高， 则喷丸强化层越浅。 则喷丸强化层越浅。
第五节 高能密束表面淬火技术
• 高能密束（>103W/cm2）离子束、激光束、 高能密束（ 离子束、激光束、 电子束（ 电子束（108~9W/cm2） • 特点： 特点： • 能量作用集中，能量利用率高，具选择性； 能量作用集中，能量利用率高，具选择性； • 加热速度快，温度梯度大，自冷淬火，晶 加热速度快，温度梯度大，自冷淬火， 粒细化和超细化； 粒细化和超细化； • 非接触加热，无机械力，热应力小； 非接触加热，无机械力，热应力小；
第一节 表面淬火技术的原理和特点
三、表面淬火层的组织与性能 1.组织 1.组织 • 一般可分为淬火区、 一般可分为淬火区、 • 过渡区、 过渡区、 • 及心部组织； 及心部组织； 2.性能 2.性能 • 大于普淬2～5HRC, 大于普淬2 主要是因为晶粒和精细结构的细化， 主要是因为晶粒和精细结构的细化，以及冷却 快等原因。此外， 快等原因。此外，表面压应力有效抑制裂纹 的萌生与扩展过程，因此可提高疲劳强度。 的萌生与扩展过程，因此可提高疲劳强度。
第二节 感应加热淬火技术
一、基本原理 • 高频磁场→感应电流→集肤效应→电流密度 高频磁场→感应电流→集肤效应→ 电阻)→加热→ )→加热 (电阻)→加热→使受热区快速 升温至Ac3,Acm之上。 Ac3,Acm之上 升温至Ac3,Acm之上。 • 感应加热的工艺参数选择： 感应加热的工艺参数选择： 线圈形状与工件形状有关； 线圈形状与工件形状有关； 功率与淬硬深度有关； 功率与淬硬深度有关；
表面淬火和变形强化
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载表面淬火和变形强化地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第四章表面淬火和变形强化1表面淬火技术的原理和特点2感应加热表面淬火3火焰加热表面淬火4激光加热表面淬火4-1. 表面淬火技术的原理将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使之迅速冷却并转变为马氏体。
将钢整体加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。
2. 表面淬火对材料的要求凡是能进行整体淬火强化的材料都可以进行表面淬火。
低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化（齿轮渗碳）。
表面硬度要求越高，要求钢碳含量和合金含量越高；表面硬化层越深，要求钢淬透性越好。
3.与常规淬火技术的区别在一定加热速度范围内，V加热↑，T临界↑V加热↑，奥氏体成分的不均匀性↑a. C 成分不均匀,从相图上看与F,K 相邻的浓度相差很大,C 来不及扩散。
b. 合金元素不均匀预先热处理（调质、正火、球化退火）——表面淬火V加热↑，奥氏体晶粒细化显著a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F 和K相界上形成，A在F 亚晶界上形成。
b.加热时间短,如果加热速度10 7 度/S,形成时间10-5S,在如此短时间内奥氏体晶粒来不及长大。
V冷却↑，表面硬度高4. 表面淬火技术的特点生产效率高，能耗小。
加热快，冷却快：组织细，硬度高；组织均匀性差（渗碳体来不及溶解和扩散）。
表面组织细，硬度高，中部硬度低，韧性好。
4.2 感应加热表面淬火技术1感应加热淬火原理将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈附近,感应圈通电，在高频(中频)交流磁场的作用下（如果工件与线圈的间隙非常小）由于集肤效应,在工件表面产生很大的涡流，大小与线圈电流相等，方向相反。
{技术管理套表}产品造型材料与工艺讲金属表面处理与装饰技术
{技管理套表}品造型材料与工金属表面理与装第二章金属材料及其加工技术⏹第一节常用金属材料及其特性⏹第二节金属材料成型与工艺性⏹第三节金属表面处理与装饰技术效果手段表面精加工使表面平滑\光亮\美,具有凹凸肌理机械加工:切削\研磨\研削化学方法:研磨\表面清洗\刻\化学抛光表面改改材料表面的色彩\肌理及硬度,提高金属表面的耐性\耐磨性\及着色性能化学理:渗碳化学化膜:化学阳极氧化\黑表面淬火表面被覆改材料表面的物理化学性,予材料新的表面肌理\色彩和度金属被覆:有机物被覆:涂装\塑料里陶瓷被覆:搪瓷\景泰第三节金属表面处理与装饰技术⏹一、金属材料的表面改性处理⏹1 铝及铝合金的氧化与着色处理⏹2 钢铁的氧化与磷化处理⏹3 铜及铜合金的氧化处理⏹4 金属热处理⏹二、金属材料的表面被覆装饰技术⏹1 镀层装饰技术⏹2 涂层装饰技术⏹3 搪瓷被覆技术⏹三、金属表面精加工处理金属表面处理与装饰的作用？⏹保护产品外观美，延长使用寿命⏹美化、装饰产品⏹产品造型设计师要了解表面处通过阳极氧化工艺使得水壶表面增加了一层绚丽的色彩，增添了生活的色彩，也增加了产品的附加值。
一、金属材料的表面改性处理⏹什么是化学转化膜技术？⏹指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成膜层，该膜层叫转化膜。
⏹转化膜可分为：⏹电化学转化膜。
⏹化学转化膜：氧化膜、铬酸盐膜、磷酸盐膜。
⏹特点：基体金属直接参与成膜反应\膜与基体结合力大.⏹应用：电绝缘，防腐，着色、装饰，应用极广。
铝制品阳极氧化工艺流程:铝工件--→机械预处理-→上挂具-→脱脂-→水洗-→碱洗-→水洗-→中和-→水洗-→阳极氧化-→水洗-→着色-去离子水洗→封闭-→烘干-→下挂具铝及铝合金的氧化与着色处理电化学氧化⏹1 铝及铝合金的⏹定义铝及铝合金零件在电解液中进行电化学氧化，因零件作为阳极，故也称铝阳极氧化⏹氧化膜的性质⏹多孔性⏹吸附性好⏹硬度高、耐磨⏹电绝缘、绝热⏹是有机涂料的良好底层铝及铝合金的氧化与着色处理⏹1 铝及铝合金的电化学氧化⏹电化学氧化溶液的种类：以酸性电解液居多，有硫酸、铬酸、磷酸、草酸等，其中硫酸应用最广（硫酸阳极化）铝及铝合金的氧化与着色处理⏹2 铝及铝合金的化学氧化⏹定义⏹指不用外来电流而仅把工件置入适当溶液中，使其表面生成人工氧化膜。
表面技术3 表面淬火和形变强化
45的过渡区在相同温度下 大于T8的过渡区宽度。
过渡区的宽窄对钢的残 余应力分布有重要影响， 其宽窄程度主要取决于 温度梯度。
预备热处理为表面淬火作准备，以获得最终的心部组织。方法有 调质或正火等。
③ 表面淬火后的组织
表层组织为回火马氏体，心部组织为回火索氏体（调质）或铁素 体加索氏体（正火）。
7. 特点
② 升温速度快，保温时间极短。奥氏体形核多又不易长大，因此淬 火后得到细小的隐晶马氏体，故表面硬度比一般淬火的高2～3HRC。 ③ 工件表层强度高。由于马氏体转变产生体积膨胀，在工件表面产 生很大的残余压应力，因此可以显著提高疲劳强度并降低缺口敏感性。 ④ 工件的耐磨性比普通淬火高。这与奥氏体晶粒细化、表面硬度高 以及表面压应力状态等因素有关。 ⑤ 由于加热速度快，无保温时间，工件一般不产生氧化和脱碳问题， 又因工件内部未被加热，故工件淬火变形小。 ⑥ 生产率高，便于实现机械化和自动化；淬火层深度易于控制，适 于批量生产形状简单的机器零件，因此得到广泛的应用。 缺点：设备费用昂贵，不适用于单件生产。
1.原理
利用高能量的激光扫描工件表面，使工件表面快速加热.工件基体仍处
于冷态。由于热传导的作用，表面热量迅速传到工件其它部位，在瞬间
进行自冷淬火，实现工件表面相变硬化。
2. 组织
淬硬区、过渡区、心部组织(基材) 单道硬化区域小 硬度大幅度提高、硬度分布不均匀
淬硬区
过渡区
基材
3. 工艺
影响淬硬层性能的主要因素 （1）材料成分
常用金属表面处理工艺及技术
③ 工件应力变形小。基体可保持较低的温度，工件产生的应力 变形很小。
n ⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的 激光对工件表面进行加热的方法。 效率高，质量好。
火焰加热表面淬火
激光表面热处理
火焰加热表面淬火示意图
二、化学表面热处理
n 化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使 介质中活性原子 渗入工件表层从 而改变工件表层 化学成分和组织, 进而改变其性能 的热处理工艺。
n 将工件放入密封炉内，在高 温渗碳气氛中渗碳。
n 渗剂为气体 (煤气、液化气 等)或有机液体(煤油、甲醇 等)。
n 优点: 质量好, 效率高； n 缺点: 渗层成分与深度不易
控制
气体渗碳 法示意图
n ⑵ 固体渗碳法 n 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。 n 渗剂为木炭。 n 优点：操作简单； n 缺点：渗速慢，劳动条件差。
离子氮化炉
n ⑷氮化的特点及应用 n 氮化件表面硬度高（69~72HRC），耐磨性高。 n 疲劳强度高。由于表面存在压应力。
氮 化 层 组 织
38CrMoAl氮化层硬度
n ⑶工件变形小。原因是氮化温度低，氮化后不需进行热处理。 n ⑷ 耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。 n 氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。 n 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。如
无数个小锤锤击金属表面，使零件表层和次表层发生一定的 塑性变形而实现强化的一种技术。 n 应用：形状较复杂的零件 n 在磨削、电镀等工序后进行
2、滚压处理 n 利用自由旋转的淬火钢滚子对钢件的已加工表面进行滚压，
使之产生塑性变形，压平钢件表面的粗糙凸峰，形成有利的 残余压应力，从而提高工件的耐磨性和抗疲劳能力。 n 应用：圆柱面、锥面、平面等形状比较简单的零件
金属表面处理工艺及技术
井式气体氮化炉
⑶常用氮化方法 气体氮化法与离子氮化法 气体氮化法与气体渗碳法类似;
渗剂为氨 离子氮化法是在电场作用下;
使电离的氮离子高速冲击作为 阴极的工件 与气体氮化相比; 氮化时间短;氮化层脆性小
离子氮化炉
⑷氮化的特点及应用 氮化件表面硬度高69~72HRC;耐磨性高 疲劳强度高 由于表面存在压应力
说明： ① 喷涂热源可用燃气火焰 电弧 等离子弧或激光束等
② 喷涂材料可为金属 合金 金属氧化物和碳化物 陶 瓷和塑料等;材料形态可为线材 棒料或粉末
③ 喷涂的基体可为金属 陶瓷 玻璃 塑料 石膏 木 材 布 纸等固体材料
④ 喷涂的涂层厚度为几十微米至数毫米
2 热喷涂的特点
① 工艺灵活;适用范围广 热喷涂施工对象可大可小;小的可 到10mm内孔线爆喷涂;大的可到桥梁 铁塔火焰线材喷 涂或电孤喷涂;可在室内喷涂;也可在野外现场作业；可 整体喷涂;也可以局部喷涂
2 滚压处理 利用自由旋转的淬火钢滚子对钢件的已加工表面进行滚压;使
之产生塑性变形;压平钢件表面的粗糙凸峰;形成有利的残余 压应力;从而提高工件的耐磨性和抗疲劳能力 应用：圆柱面 锥面 平面等形状比较简单的零件
四 表面覆层强化
表面覆层强化是通过物理或化学的方法在金属表面 涂覆一层或多层其他金属或非金属的表面强化工艺
低碳钢渗碳缓冷后的组织
⑤渗碳后的热处理 淬火+低温回火; 回火温度为160180℃ 淬火方法有： ⑴ 预冷淬火法 渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火
渗碳后的热处理示意图
⑵一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火 ⑶ 二次淬火法： 即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+3050℃;细化心部；第
等离子热喷涂
表面处理第四、五讲表面淬火及表面形变强化共82页文档84页PPT
谢谢你的既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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五、电子束淬火技术
定义： 采用高能密度电子束对材料表面进行相变硬化的热处理工艺。
特点： 与激光淬火类似 淬硬层深度更高，无氧化、无污染 必须在真空环境下进行
电子束淬火技术逐步被激光淬火技术所取代，工业应用较少。
4.5 电阻加热表面淬火技术
定义： 在工件中通以低压大电流，利用工件表面或紧靠工件表面的周围
三、感应加热淬火工艺流程
4.3 火焰加热表面淬火技术
火焰加热表面淬火技术是应用历史最长的表面淬火技术之一。
定义： 将高温火焰或燃烧着的炽热气体喷向工件表面，使其迅速加热
到淬火温度，然后在一定淬火介质中冷却。
特点： (优点)设备费用低，方法灵活，简便易行，可对大型零件局部
实现表面淬火。 (缺点)生产效率低，淬硬层的均匀性较差，质量控制比较困难。
特点： (优点)表面改性层的最大深度达5mm以上，能较大幅度地改善材 料表面的疲劳寿命、抗应力腐蚀能力。 (缺点)只适合一些形状简单的零件(平板类、轴类和沟槽类等)。
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二、表面淬火技术与常规淬火技术的区别
高加热速度、高冷却速度 晶粒细化、硬度提高
显微硬度微观分布不均匀 需预先热处理
三、表面淬火层的组织与性能
组织： 淬硬区、过渡区、心部组织(基材) M、M+F/M+P、P/P+F
性能： 高硬度、压应力
4.2 感应加热淬火技术
一、感应加热淬火技术的基本原理
4.7 表面形变强化技术
一、受控喷丸强化技术
1．受控喷丸技术原理
定义：
是利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料 在再结晶温度之下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提 高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。 (喷丸强化 技术)
基本原理：
工件表面吸收高速运动弹丸的动能后产生塑性流变和加工硬化，同时使 工件表面保留残余压应力。
4.1 表面淬火技术的原理与特点
一、表面淬火技术的原理与分类
定义：用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者 Ac1(对过共析钢)之上(奥氏体化)，然后使其快速冷却并发生马氏体相变， 形成表面强化层的工艺过程。 种类：感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等。 适用对象：中碳钢、球墨铸铁（C含量：0.35－1.20wt%）
电流导入深度δ
加热方式： 连续加热 同时加热
特点： (优点)加热迅速、热效率高、过渡区较窄、淬火层压应力大； 可大幅度提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 (缺点)设备成本较高； 尖角效应 一般只适合形状简单的零件。
改进： 高频感应冲击淬火
淬硬层深度与频率的关系： 工频 10-15mm 中频 2-5mm 高频 0.2-2mm
或奥氏体)
表面“黑化”处理：磷化法、氧化法、喷刷涂料法
特点：
(1)优点 淬火硬度高，能量密度高，加热速度快，不需要淬火介质，工件变形小， 加热层深度和加热轨迹易于控制(淬火部位可控)，无氧化、无污染，易于实 现自动化。 (2)缺点 硬度分布不均匀，单道激光淬火区域小，大面积淬火时容易产生回火软 带。 设备成本高、生产成本较高（能量转换效率低）。
组织特征： 过渡区较宽。
4.4 激光淬火与电子束淬火技术
一、激光淬火技术的原理与应用
定义：(激光相变硬化) 是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高
到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速 导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。 (自激冷淬火、自淬火)
(3)对疲劳寿命与抗应力腐蚀能力的影响
可大幅度提高疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。
3．受控喷丸技术的典型应用
主要应用于那些需要改善疲劳强度和抗应力腐蚀能力零件上。
二、表面滚压技术
定义： 在一定的压力下用辊轮、滚球或者辊轴对被加工零件表面进行滚
压或挤压，使其发生塑性变形，形成强化层的工艺过程。
基本原理： (与喷丸强化相似)由于塑性变形产生加工硬化，并产生很大的残 余压应力。
缺点： 表面粗糙度较大，后续加工量大且加工难度高。
激光熔凝处理特别适合于灰口铸铁和球墨铸铁的表面强化。
对于一些特定成分的材料来说，激光熔凝处理可以得到非晶态 层，使基材表面的耐磨性、耐蚀性大幅度提高。 (激光上釉)
激光熔凝技术还可以用来细化金属材料的表面组织。
三、激光冲击淬火技术
定义： 采用功率密度极高的激光束(107W/cm2以上)在极短时间内(低于
{技术管理套表}表面淬火和表面形变强化技术
教学目的和要求
掌握表面淬火和表面形变强化技术的主要种类，工 艺、组织和性能特点。
重点：感应加热淬火、激光淬火、喷丸强化技术
前言：
表面淬火和表面形变强化技术是不需要外加其它材料，主要依靠材 料自身组织与结构转变来进行表面改性的表面工程技术。 工艺简单、效果显著、应用广泛。
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午11时36分48秒下午11时36分23:36:4820.8.18
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。2020年8月下午11时36分20.8.1823:36August 18, 2020
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月18日星期二11时36分48秒23:36:4818 August 2020
工艺(设备)种类： 叶轮式 压缩空气式 (干喷式和湿喷式)
弹丸种类：
。 铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸等
2．受控喷丸对材料表面形貌 与性能的影响
(1)对材料表面硬度的影响
表面硬度可大幅度提高。
(2)对表面粗糙度的影响
表面粗糙度对其疲劳寿命影响很大，降低表面粗糙度可以增加零件的疲劳强度。 受控喷丸以后的表面痕迹没有方向性，有利于增加零件的疲劳强度。
组织与性能特征： 淬硬区、过渡区、心部组织(基材) 单道硬化区域小 硬度大幅度提高、硬度分布不均匀
淬硬 区
过渡 区
基 材
影响淬硬层性能的主要因素：
(1)材料成分
淬硬性和淬透性
(2)激光工艺参数
淬火层宽度：光斑直径D
淬硬层深度H：
H∝P/(Dv)
P/(Dv)_比能量
(3)表面预处理状态
表面组织准备：较细的表面组织(细片状珠光体、回火马氏体
1ms)作用于金属表面，使金属表面发生局部剧烈蒸发，产生高达 105atm的压力，该压力使金属表面发生强烈的塑性变形，形成高密 度的位错、孪晶，使材料表面强度与硬度显著提高。
特点： (优点)适合那些无法通过相变硬化进行表面强化的材料等。 (缺点)所需要的能量密度过高，加工成本太高。
四、激光淬火技术的工业应用
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。23:36:4823:36:4823:36Tuesday, August 18, 2020
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