表面强化技术分析
激光表面强化技术及其应用
激光表面强化技术及其应用
激光表面强化技术是一项全新的技术，可以实现金属的表面改性，改善材料的表面性能，提高材料的耐磨性、腐蚀性和破坏性，延长外壳的使用寿命。
通常情况下，激光表面强化技术可以满足金属表面的改性需求，并且可以快速、灵活地制备。
激光表面强化技术可以应用于很多领域，如汽车配件表面加工、矿山机械表面加工、制冷管材表面加工和其他机械设备表面加工等。
在汽车配件表面加工中，激光表面强化技术可以提高碳素钢的耐磨性，改善碳素钢的表面性能，以及改善碳素钢表面的粗糙度。
而在矿山机械表面加工中，激光表面强化技术可以提高不锈质件的耐磨性，提升不锈钢件的表面质量，从而延长机械设备的使用寿命。
在制冷管材表面加工中，激光表面强化技术可以增加管材表面硬度，提高管材的耐腐蚀性和耐磨性，以及降低热膨胀系数，从而改善管材的使用性能。
此外，激光表面强化技术还可以应用于其他机械设备表面加工，如各种非金属件的表面加工，可以显著改善非金属件的表面性能。
激光表面强化技术的应用非常广泛，不仅可以改善金属和非金属表面的性能，还可以应用于多种机械设备的表面加工，提高机械设备的使用性能和使用寿命。
激光表面强化技术是未来金属表面加工技术进步的重要利器。
第七章 表面形变强化技术
渗碳钢经喷丸后的残余压应力
• 常用的渗碳钢经喷丸后，表层的残留奥 氏体有相当大的一部分将转变成马氏体， 因相变时体积膨胀而产生压应力，从而 使得表层残余应力场向着更大的压应力 方向变化。
• 在相同喷丸压力下： • 大直径弹丸喷丸后的压应力较低，压应 力层较深； • 小直径弹丸喷丸后表面压应力较高，压 应力层较浅，且压应力值随深度下降很 快。 • 对于表面有凹坑、凸台。划痕等缺陷或 表面脱碳的工件，通常选用较大的弹丸， 以获得较深的压应力层，使表面缺陷造 成的应力集中减小到最低程度。
喷丸产生的残余压应力
• 经喷丸和滚压 后，金属表面产生 的残余压应力的大 小，不但与强化方 法、工艺参数有关， 还与材料的晶体类 型、强度水平以及 材料在单调拉伸时 的硬化率有关。
残余压应力
• 具有高硬化率的面心立方晶体的镍基或铁 基奥氏体热强合金，表面产生的压应力高， 可达材料自身屈服点的2－4倍。
喷丸强度
• 当弧高度f达到饱和值，试片表面达到全覆 盖率时，以此弧高度f定义为喷九强度。 • 喷丸强度的表示方法是0.25C或fc=0.25， 字母或脚码代表试片种类，数字表示弧高 度值（单位为mm）。
（2）表面覆盖率试验
• 喷丸强化后表面弹丸坑占有的面积与总面 积的比值称为表面覆盖率。 • 一般认为，喷丸强化零件要求表面覆盖率 达到表面积的100％即全面覆盖时，才能有 效地改善疲劳性能和抗应力腐蚀性能。
（4）玻璃弹丸
• 近十几年发展起来的新型喷丸材料， 已在国防工业和飞机制造业中获得广泛应 用。 • 脆性较大 。
（5）陶瓷弹丸
• 弹丸硬度很高，但脆性较大。喷丸后表层 可获得较高的残余应力。
（6）聚合塑料弹丸
• 是一种新型的喷丸介质，以聚合碳酸酯为 原料，颗粒硬而耐磨，无粉尘，不污染环 境，可连续使用，成本低，而且即使有棱 边的新丸也不会损伤工件表面。
模具型腔中表面强化技术的应用分析
模具型腔中表面强化技术的应用分析摘要：随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对模具制造行业的发展重视起来。
众所周知，模具型腔制作是我们在进行模具制作过程中的重点施工环节，而模具型腔表面强化就是其中的重中之重。
机械相关零件粗加工和机械相关零件细加工中的主要程序都是由模具成型来完成的。
对模具型腔表面强化技术进行科学合理研究，可以在一定程度上提高模具使用寿命。
关键词：模具型腔；表面强化技术；应用分析和探讨广义来讲，当前最为常用的模具使用类型包括塑性变形失效模具、磨损失效模具、疲劳失效模具和冷热疲劳失效模具以及断裂失效模具五种。
为了有效防止模具失效，我们应该对模具型腔表面进行强化，其中强化分为主要包括硬度强化、耐磨强化和耐腐蚀强化以及抗疲劳抗高温氧化强化措施等。
所以应在对模具材料进行正确全面选取之外还应该对模具型腔表面实施适当强化操作以保证模具制作效率。
本文从有关模具型腔表面强化方法和强化特点以及强化目的等方面进行分层阐述，并对模具型腔表面强化机理等作出解释。
1.模具型腔中表面工况概述根据对当前各种模具工况的研究与分析可以看出，其工作条件存在这很大不同，并且此时失效形式也是各不相同。
需要注意的是，在同一副模具上其损伤形式多种多样，此种损伤形式大多数情况是以交叉损伤形式产生的，并且其之间关系是相互联系且相互影响的，此时加速磨具会过早失效。
热作模具制作是当前我国模具生产中的重点生产环节，因为热作模具会受到负荷影响并会使其中的金属材料产生塑性变形状况，另外一种可能的情况就是会使温度较高的液体金属压铸得以成形且相对炽热非金属注射也会成型。
金属材料发生一定塑性变形时会对整体模具生产造成影响，一般来讲，固体金属材料塑性变形模具主要包括热锻模和热镦模以及相关热挤压模等。
模腔被破坏变形的主要原因是有模具生产中的实际生产环境所造成的，其同时也是相应成型部分可逆变形和成型部分磨损以及成型部分产生裂纹等。
表面强化技术 PPT
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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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录
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
模具表面强化技术综述
1.2.2 工艺性能
4. 焊接修复性 在型腔加工中，有时难免要补焊。因此模具钢必须有很好地焊 接性能。 钢铁材料的焊接性随其碳和合金元素含量的提高而变差，因此 钢比铸铁易于焊接，且低碳钢焊接性能最好、中碳钢次之、高碳钢 最差。铝合金、铜合金的焊接性能一般不太好，应采用一些高级的 焊接方法（如氩弧焊）或特殊措施进行焊接。
1.1.2 模具材料分类
模具材料的品种繁多、分类方法也不尽相同。由于模具钢是制造模具 的主要材料，所以我们可将材料分类如下：
根据模具的工作条件不同，一般把模具钢分为三类: 1.冷作模具钢 2.热作模具钢 3.塑料模具钢
1.1.3 选择模具材料的一般原则
研究和制造有竞争性的优质产品，最重要的要求之一就是选择产品中 不同零件所用的各种材料和与之相宜的加工方法的最佳组合。由于所能采 用的材料和加工方法很多，因而材料的选用常常是一个复杂而困难的判断 、优化过程。毫无疑问，所选材料应满足产品（零件）使用的需要，经久 耐用，易于加工，经济效益高。
1.3.1 工艺分类
1.3 热处理
模具钢热处理一般包括3个部分：普通热处理、表面热处理、形变热处理。普
通热处理包括退火、正火、淬火、回火。退火和正火我们俗称为预先热处理，淬 火和回火我们称为最终热处理。 退火：将钢加热到一定温度保温一段时间，再缓慢冷却。 正火：将钢加热至Ar3或Accm以上30~50℃，在空气中冷却。 淬火：将钢加热至奥氏体化，再快速冷却（大于临界冷却速度）使其进行马 氏体转变。 回火：将钢加热到＜A1点的某一温度保温一段时间，再冷却。
选材一般应遵循四个基本原则： 1、满足使用性能要求； 2、工艺性能良好； 3、材料来源方便； 4、经济性合理。
在大多数情况下，使用性能是选材的首要原则与依据，然后再综合 考虑工艺性能和经济性能，得出优化结果。
表面强化技术
四、激光表面处理
意义：高能密度表面处理技术中的一种主要手段，在一定条 件下它具有传统表面处理技术或其它高能密度表面处理技术不 能或不易达到的特点，所以它已用于汽车，冶金，石油，机床， 以及刀具、模具等的生产和修复中，正显示出越来越广泛的应 用前景。 目的：改变表面层的成分和显微结构，从而提高表面性能。 1．激光的特点 (1)高方向性 (2)高功率密度 (3)高单色性
1、表面热处理：
二、表面热处理强化 和表面化学热处理强化
定义：通过对零件表层加热，冷却，表层发生相变，从而改 变表层组织和性能而不改变成分的一种技术，它是最基本、应 用最广泛的表面强化技术之一。 原理：当零件表面层快速加热时，零件截面上的温度分布是 不均匀的，表层温度高而且由表及里逐渐降低。当表面的温度 超过相变点以上达到奥氏体状态时，随后的快冷使表面获得马 氏体组织，而零件的心部仍保留原组织状态，表面得到硬化层， 这样就达到强化零件表面的目的。 常用方法：高频和中频感应加热表面淬火，火焰加热表面淬 火，接触电阻加热表面淬火，浴炉(高温盐浴炉)加热表面淬火 等。以上除接触电阻加热表面淬火外，其它均为常规的热处理 方法。
表面强化技术
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。 一、表面机械强化(P67) 1．滚压强化： 2．内挤压： 3．喷丸： 过程：将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面上， 产生剧烈的塑性变形，形成具有高残余压应力的冷 作硬化层。(喷丸强化层，深度为0.3~0.5mm) 优点：提高零件疲劳强度和抗应力腐蚀性能，抑制 金属表面 疲劳裂纹的形成及扩展。
表面强化技术在焊接领域中的应用研究进展
表面强化技术在焊接领域中的应用研究进展摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，焊接技术以其成本低、工艺简单等优点被广泛应用于结构和构件的制造。
但是，焊接过程通常会对焊接件施加残余拉伸应力，这往往会对焊接接头的疲劳性能等造成不利影响。
表面强化技术可以显著改善材料的力学性能。
综述了辊轧、高频冲击、喷丸法、激光冲击以及超声冲击法等对焊接接头性能的影响，并对其发展方向进行了展望。
关键词：表面强化;焊接;组织;力学性能引言焊接过程中，在形成焊缝的同时，不可避免地在其附近的母材内，经历了一次焊接热循环的特殊热处理，因而形成了一个组织和性能均不同于母材的焊接热循环区。
焊接热影响区本身是一个组织和性能极不均匀的区域；其中一些组织和性能变坏了的部位往往成为整个焊接接头中最薄弱环节，对焊接质量起着控制作用。
很多焊接结构的破坏事故都与其焊接热影响区的性能恶化有关。
国内常用的焊接后处理方法是热处理、过载处理、振动法调整残余应力处理、锤击处理、爆炸消除应力处理、温差拉伸法消除焊接残余应力。
1热喷涂技术热喷涂是利用一种热源将喷涂材料加热至熔融状态并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面以形成喷涂层的表面加工技术。
目前在模具行业中主要发展有火焰喷涂和等离子喷涂等技术。
由于热喷涂层具有耐磨、耐蚀、减摩、抗咬合等性能可为模具提供耐磨而坚韧的热喷涂厚涂层因此特别适用于大型模具以及严重磨损条件下的模具修复。
等离子喷涂是以氮、氩等惰性气体作为工作介质在专用的喷枪内发生电离形成热等离子体再将进入该等离子弧区的粉末状涂层材料熔融、雾化并高速喷送到被涂工件表面形成涂层。
由于整个工艺集熔化、雾化、快淬、固结等过程为一体且所获组织致密、结合牢固因此在涂层技术中占主导地位。
但等离子喷涂也存在如需要高纯气体且成本较高等缺点。
目前除常压下气稳式喷涂工艺外又发展出优点更为突出的低压等离子喷涂及液稳式喷涂工艺正逐步推广使用。
而火焰喷涂与等离子喷涂相比成本较为低廉、操作简便但结合的强度和密度相对较弱。
模具表面强化处理技术
模具表面强化处理技术模具是作为制造业的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。
因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。
目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。
模具热处理对使用寿命影响很大。
我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。
据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。
模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。
基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。
表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。
采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面介绍，供同行参考。
一、低温化学热处理1.离子渗氮为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。
离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。
可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。
离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。
温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。
离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。
磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提高模具的总使用寿命。
激光表面强化技术及其应用
激光表面强化技术及其应用随着科技的不断发展，激光技术已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
激光表面强化技术是近年来发展起来的一种新型表面处理技术，它可以使材料表面的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能得到显著提高，从而提高材料的使用寿命和可靠性。
本文将从激光表面强化技术的原理、方法和应用方面进行探讨。
一、激光表面强化技术的原理激光表面强化技术是利用激光束高能量密度的特点，将激光束聚焦到材料表面，使其表面受到高温和高压的作用，从而改变其组织结构和化学性质，提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。
具体来说，激光束在材料表面产生高温和高压，使表面材料发生相变、熔化、蒸发等过程，同时还会激发材料中的原子、分子等产生化学反应，形成新的化合物或化学键，从而改变表面材料的化学性质。
这些变化使得材料表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能得到显著提高。
二、激光表面强化技术的方法激光表面强化技术的方法主要分为以下几种：1. 激光淬火：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面迅速升温，然后快速冷却，从而使表面形成高硬度的淬火层。
这种方法适用于钢、铁等金属材料。
2. 激光熔覆：将激光束聚焦到材料表面，使其表面熔化，然后喷射一定量的粉末或线材，形成一层新的涂层。
这种方法适用于各种金属材料和陶瓷材料。
3. 激光表面改性：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面发生物理和化学变化，从而改变其表面性质。
这种方法适用于各种材料。
三、激光表面强化技术的应用激光表面强化技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面： 1. 汽车制造：激光表面强化技术可以提高汽车零部件的硬度和耐磨性，从而增加汽车的使用寿命和可靠性。
2. 航空航天制造：激光表面强化技术可以提高飞机发动机叶片、涡轮等零部件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高飞机的性能和可靠性。
3. 电子制造：激光表面强化技术可以提高电子器件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高电子器件的使用寿命和可靠性。
4.4材料的表面强化技术
F+P（低碳钢原始组织，未淬透）， 15HRC
3、钢的氮化等 Nitrification of steels
钢的渗氮、碳氮共渗等化学热处理特 点与应用详见表4.10。
3）感应加热表面淬火的特点
①加热速度快； ②表层获得极细小的M组织，其硬度
比普通淬火高2～3HRC且脆性低； 疲劳强度提高20~30％； ③表面质量好，氧化、脱碳、变形小； ④生产效率高，易机械化、自动化。
4）表面淬火用钢及工艺路线
最适宜钢种：中碳钢和中碳合金钢，45、40Cr、 40MnB等。 含碳量过高，心部塑、韧性差，表层脆性大， 易开裂；含碳量过低，降低表面淬硬层的硬度 和耐磨性。 下料→锻造→退火或正火→粗加工→调质或正 火→精加工→感应加热表面淬火＋低温回火→ 精磨→时效→精磨→成品
Summary of surface reinforcing technology
表面强化旨在增强材料表面强度、硬 度、耐磨性、耐蚀性、物理性能及美 观性等。
包括机械的、物理的、化学的等一 系列表面强化处理方法。
表面强化技术的分类 Types of surface reinforcing technology
三、化学热处理 Chemical heat-treatment
将工件置于某种化学介质中，加热、保温 冷却，使一种或几种元素渗入工件表面， 改变其化学成分、组织和性能的热处理工 艺。
渗碳、碳氮共渗，HB↑、耐磨性↑、耐疲 劳性↑；
氮化、渗硼、渗铬，硬、耐磨、耐蚀等。
1）介质的分解 渗碳：2CO→CO2+[C]，
2）渗碳用钢、渗碳层的组织及热处理
①渗碳用钢
低碳、低合金钢（WC=0.1％~0.25％） 渗碳后表层WC=0.8~1.1%
激光表面强化技术
激光是20世纪60年代初发现的一种新光源，它的发现是20世纪科学技术的最大成就之一。
激光技术自问世以来发展非常迅速，70年代开始用于材料表面强化处理，现巳成为高能密束表面强化技术的一种主要手段。
1．激光表面强化的原理当激光束照射到材料表面时，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。
由于功率集中在一个很小的表面上，在很短时间(10～～10 S)内即把材料加热到高温(加热速度高达lO5～lO9~C／s)，使材料发生固体相变、熔化甚至蒸发。
当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快(冷速高达lO4~C／s)，自然冷却就能实现表面强化。
根据激光束与材料表面作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光表面强化。
2 激光表面强化技术的分类激光表面强化技术的分类见图1、图2。
图2表示出激光表面强化方法在激光功率密度和作用时间坐标系中所处的位置，这些过程在很大程度上取决于功率密度和幅照时间。
3 激光束表面强化的特点(1)激光功率密度大，加热速度快(105～lO9℃／s)，加热温度高，基体自然冷却速度高(>lO4oC／s)，生产效率高。
(2)表面强化层组织细，硬度高，质量好，表面光洁无氧化，具有高的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性。
(3)热影响区小，工件变形小。
(4)可以局部加热，对形状复杂，非对称几何形状的零件及特殊部位均可进行表面强化处理，如盲孔底部、深孔内壁等。
(5)整个过程易实现自动控制。
(6)无污染，劳动条件好。
激光表面强化技术也存在一些问题，如对反射率高的材料要进行防反射处理，不适宜一次进行大面积处理，激光本身是转换效率较低的能源，激光设备价格较高等等。
因此，采用激光表面强化技术时，要选择适当的零件、材料和工艺，充分利用其优点，使之成为高效率、高经济效益的方法。
4 激光表面相变硬化(激光淬火)激光淬火是金属材料在固态下经受激光辐照，表面被迅速加热到奥氏体化温度以上，并在激光停止辐射后快速自淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。
第四章 钢的热处理及表面强化技术讲解
2．化学镀镍磷
化学镀是指在无外加电流条件下，利用化学方法在金属表面沉积其他金 属或合金的工艺方法。化学镀镍磷合金可提高工件表面的硬度、抗粘着性、 减摩性，从而提高其耐磨性。
2 气相沉积TiN和TiC
气相沉积是指在一定成分的气体中加热至一定温 度，通过化学或物理作用在钢件表面沉积其他金属或 金属化合物的工艺方法。在钢件表面沉积TiN、TiC等 超硬金属化合物，能大大提高其表面的硬度、耐磨性、 耐蚀性和高温抗氧化性。
表 面 热处理
钢加热时的组织转变
钢的预备热处理——退火与正火
钢的最终热处理（一）——淬火与回火 钢的最终热处理（二）——表面热处理 钢的表面强化技术
本 章 要 点
钢的热处理是指将钢在固态下进行 加热、保温和冷却，以获得所需的组织 和性能的工艺方法。通过适当的热处理， 能显著提高钢的力学性能，以满足零件 的使用要求和延长零件的使用寿命；能 改善钢的加工工艺性能（如切削加工性 能、冲压性能等），以提高生产率和加 工质量；还能消除钢在加工（如铸造、 焊接、切削、冷变形等）过程中产生的 残余内应力，以稳定零件的形状和尺寸。
淬火加热后组织 钢种
亚共析钢 Wc≤0.5%
亚共析钢 Wc＞0.5%
淬火温度(℃) Ac3+30～50
Ac3+30～50 Ac1+30～50 Ac1+30～50
残
最终组织 M
M + A残 M + A残 M+Fe3C+A
共析钢 过共析钢
单液淬火 将加热后的零件投入一种冷却剂中冷却至室温。 优点：操作简单，容易实现自动化 缺点：易产生淬火缺陷， 水中淬火易产生变形和 裂纹，油中淬火易产生硬度不足或硬度不均匀等 现象。 应用：碳钢一般用水作冷却介质，合金钢可用油 作冷却介质。
表面强化技术的名词解释
表面强化技术的名词解释导言：随着科技的不断进步和发展，表面强化技术在各个行业领域得到了广泛应用。
本文将对表面强化技术进行详细解释，并探讨其在材料科学、制造业和航空航天领域的应用。
一、表面强化技术的定义和原理表面强化技术是指使用一系列物理、化学或机械方法来提高材料表面的性能，以增强材料的耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和减少摩擦等特性。
它可以改变材料的表面组织和化学成分，使其具有更高的硬度、强度和耐久性。
表面强化技术的原理主要有下面几种：1. 热处理：通过控制材料的加热和冷却过程，使其晶体结构发生变化，从而提高硬度和强度。
2. 表面改性：通过离子注入或涂层技术，在材料表面形成一层薄膜，增加其耐磨、耐腐蚀和抗划伤性能。
3. 压缩强化：利用压力和摩擦力改变材料的晶粒形状和位置，增加其强度和耐久性。
4. 化学强化：通过浸泡在化学溶液中，使表面产生化学反应，从而提高材料的硬度和耐蚀性。
二、表面强化技术在材料科学中的应用材料科学是表面强化技术的重要应用领域之一。
通过表面强化技术，我们可以改善材料的性能，使其适应不同的工作环境和应用需求。
例如，在钢材制造中，通过热处理、表面改性和涂层技术，可以增加钢材的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，提高其使用寿命。
而在电子行业，通过化学强化技术，可以加工出更薄、更轻、更耐用的显示屏和电路板。
三、表面强化技术在制造业中的应用表面强化技术在制造业中具有广泛的应用。
通过表面强化技术，我们可以改变材料的物理和化学性质，提高制品的耐用性和可靠性。
例如，在汽车制造业中，通过表面强化技术可以制造出更耐腐蚀、更耐磨的发动机零件，提高汽车的整体性能和可靠性。
而在船舶制造业中，通过热处理和涂层技术可以增加船体的耐腐蚀性和耐磨性，同时减少船体的阻力，提高船舶的航行效率。
四、表面强化技术在航空航天领域的应用航空航天领域是表面强化技术的重要应用领域之一。
在航空航天工业中，材料的质量、强度和耐久性对飞行器的安全至关重要。
材料表面强化技术
材料表面强化技术材料表面强化技术是一种通过改变材料表面结构和性质来提高材料性能的技术。
它可以使材料具有更好的耐磨、抗腐蚀、抗疲劳、抗氧化等特性，从而提高材料的使用寿命和性能稳定性。
本文将从材料表面强化技术的原理、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。
一、原理材料表面强化技术主要通过改变材料表面的物理、化学和结构特性来提高材料性能。
常见的表面强化技术包括表面沉积、渗碳、涂层、激光熔覆等。
这些技术可以使材料表面形成一层具有特定性能的薄膜，从而提高材料的耐磨、抗腐蚀、导热等性能。
二、应用领域材料表面强化技术在许多领域都有广泛的应用。
在汽车制造领域，表面强化技术可以提高汽车零部件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高汽车的使用寿命和安全性能。
在航空航天领域，表面强化技术可以提高飞机发动机叶片的耐磨性和耐高温性，从而提高发动机的性能和可靠性。
在电子器件制造领域，表面强化技术可以提高电子器件的导电性和耐热性，从而提高电子器件的性能和稳定性。
三、发展趋势随着科学技术的不断进步，材料表面强化技术也在不断发展。
目前，人们对材料表面强化技术的研究主要集中在以下几个方面：1.多功能涂层技术：多功能涂层技术可以在材料表面形成一层具有多种功能的薄膜，例如耐磨、抗腐蚀、导热等。
这种技术可以使材料具有更好的性能和稳定性，从而扩大材料的应用范围。
2.纳米材料表面强化技术：纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，可以在材料表面形成一层具有特殊功能的纳米薄膜。
这种技术可以使材料具有更好的导热性、光学性能等，从而提高材料的性能和应用效果。
3.激光表面强化技术：激光表面强化技术可以通过激光束的作用，改变材料表面的结构和性质。
这种技术可以使材料表面形成一层具有特殊功能的薄膜，例如增强材料的硬度、耐磨性等。
4.生物材料表面强化技术：生物材料表面强化技术可以通过改变材料表面的结构和性质，使材料具有良好的生物相容性和生物活性。
这种技术可以使材料在医学领域有更广泛的应用，例如人工骨骼、人工关节等。
电火花表面强化技术及其应用
电火花表面强化技术及其应用摘要: 电火花表面强化技术是一种具有独特优势的材料表面技术，其在机械零件表面改性和表面修复等方面具有广阔的应用前景。
介绍了电火花表面强化技术的基本原理和工艺特点，阐述了电火花表面强化技术的发展概况，分析了该技术在机械零部件修复、模具强化等方面的实际工程应用，指出了该技术今后的研究方向和发展趋势。
关键词: 电火花表面强化表面改性修复（一）电火花表面强化技术的基本原理与特点电火花表面强化技术的基本原理是储能电源通过电极以10 ～2000Hz 的频率在电极与零部件之间产生火花放电，在10－6～10－5( s) 内电极与零部件接触的部位即达到5000 ～10000℃的高温，使该区域的局部材料熔化、气化或等离子体化，将电极材料高速过渡并扩散到工作表面，形成冶金结合型牢固强化层。
研究表明，强化层主要由白亮层、扩散区和热影响区构成，涂层组织较细密，具有较高硬度及较好的耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性。
电火花表面强化技术能有效地改善零部件表面的物理、化学和机械性能，包括硬度、导热和导电性能等，与常规表面强化工艺相比较，具有以下优点。
( 1) 电火花强化是在空气中进行，不需要特殊、复杂的处理装置和设备。
配套装置简单、灵活，投资和运行费用低，强化工艺环保。
( 2) 热输入量小，放电时间很短，放电端点的面积小，放电的热作用只发生在零部件表面的微小区域内，被强化零部件基体不产生退火或热变形。
( 3) 不受零部件形状限制，可以对平面或曲面形状零部件强化; 对需修复局部、有少量损伤、焊接性差以及淬火状态工件的修复更具优势。
( 4) 强化层是电极和零部件材料在放电时的瞬间高温高压条件下重新合金化形成的新合金层，结合非常牢固，不易发生剥落。
( 5) 强化层厚度、表面粗糙度与脉冲电源的电气参数以及强化时间等有关，控制相对简单。
电火花强化处理后可作为最终工序，加工余量少。
( 6) 电极材料来源广，耗量小，容易实现异种材料强化层，同时可以根据强化目的选择电极材料。
关于齿轮表面强化技术分析
关于齿轮表面强化技术分析在一系列机械传动系统中，齿轮发挥着十分关键的作用，是一类不可或缺的部件，所以，保证齿轮具备良好性能也便显得尤为重要了。
本文将基于齿轮表面强化技术展开相应的分析，包括传统技术、新技术以及复合技术等，以期为齿轮表面强化工作提供一些有益的参考。
齿轮表面强化概述随着应用环境的日益复杂，人们对齿轮表面性能提出了更高要求，不仅要求其具备一定的硬度、耐磨性，还要求其具备理想的心部韧性以及抗腐蚀性等。
传统技术（渗碳等）开始难以满足实际需要，新的齿轮表面强化技术（如激光加热表面淬火技术、喷丸技术、表面镀膜技术等）陆续出现，并得到了广泛应用。
齿轮表面强化技术2.1.传统技术以渗碳技术为例。
对于汽车用齿轮而言，其制作工艺相对简单，绝大部分以普通低碳钢、低碳合金钢这两种钢材为原材料，先经过渗碳淬火处理，再经过低温回火处理制作而成。
渗碳工艺通常在920-930℃这一温度条件下进行，能够在一个相对较短的时间内使得渗层达到既定深度。
接下来，先予以淬火处理，在经过低温回火处理，便能够在齿轮表面形成一层高碳马氏体，不仅强化了齿轮表面硬度，还提高了齿轮表面的耐磨性。
至于心部则为低碳马氏体，从而使其具备足够的韧性。
在齿轮表面强化处理中，渗碳技术得到了广泛应用。
需要指出的是，渗碳技术具备一系列难以克服的缺点，如需要较高的处理温度，容易导致工件变形，无法获得较高的表面精度等，上述缺点的存在使得该技术的实际应用存在一定的制约。
当齿轮对自身表面硬度要求一般时，往往不采用该表面处理技术。
2.2.新技术2.2.1.激光加热表面淬火技术该技术诞生于上世纪七十年代，其代表性的应用为美国通用汽车公司采用这一技术对动力转向变速箱的内表面予以处理。
到上世纪八十年代中后期，激光加热表面淬火技术已经比较成熟，无论是理论发展，还是实际应用，均获得了空前发展。
所谓激光表面加热淬火技术指的是，将激光有效地聚集在一起，然后对相应的工件进行加热，使其表面组织在极短时间内转变成奥氏体，自行冷却并最终在工件表面形成马氏体淬硬层。
材料表面强化技术及应用（毕业论文doc）
前言作为古老又新颖的学科，表面强化技术为致力于改善材料表面化学性质、组织机构、应力状态的性质，在人们生活中被广泛应用。
通过掺杂、扩散、离子注入、化学沉积、电镀以及电子束等技术改变材料表面性质的研究，使得我们能得到更多表面性质优良的金属，使金属得到叫高的抗腐蚀、抗耐磨性，使工业生产设备及产品使用范围更广1。
这样，我们能得到更好的表面性质金属及非金属，节约了人类资源，保护和改善了我们的生活环境。
材料表面强化技术已经成为了现在制造业最伟大的创造。
追溯至春秋晚期，我国已应用铜器热镀锡和鎏金技术，从工业革命开始到最近50年，材料表面强化技术得到飞速发展。
本文吸取现代先进技术的优点，对表面技术的应用进行总结，取其精华，去其糟粕，进行综合陈述及比较。
虽然创新很少，但对现有技术的归纳比较在一定程度上更好的促进了表面技术的发展和研究。
本论文重点研究现有的表面强化技术以及这些技术的应用，意在归纳总结，学习传承。
使得我们能更好的学习和了解这些先进的表面技术，为我们以后的研发和应用做好铺垫。
表面强化技术是表面工程的一个分支，是工程科学技术中一个涉及学科广泛、活力很强、成果突出并与生产实践紧密结合的领域，它渗透到航空航天、信息技术、新材料技术以及先进制造技术等前沿技术的各个方面。
从高科技产品到人们日常生活都离不开材料表面强化技术。
离子束、激光束、电子束、微波及超高真空技术的开发，引起了表面工程技术研究和应用的热潮，并成为了世界最关键的技术之一2。
本文对材料表面强化技术及应用的研究进行了探讨。
l 韩煦：材料表面强化技术及应用1 表面强化技术概述1.1 表面强化技术概述表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。
追溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术3。
但是，表面工程的迅速发展还是从19 世纪工业革命开始，20 世纪80 年代成为世界上10 大关键技术，进入20 世纪90 年代发展势头出现工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍是将是主导21 世纪的关键技术之一。
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• 5.受控喷丸技术的典型应用 • 主要应用承载的机械零件。如飞机起落 架、框架、大梁、发动机，汽车车轴、 叶片等。
6.喷丸新技术－旋片喷丸技术
20 世纪80 年代，我国航空维修单位开始应用旋片 喷丸技术，它是喷丸技术的一个分支和新发展。 旋片喷丸的喷丸是通过特种牢固剂牢固地固定在 旋片上。旋片以高速旋转并反复撞击零件表面而 达到喷丸强化的目的。强化效果极佳。
6.喷丸新技术－空气火焰超音速表面喷 砂、喷丸
空气火焰超音速表面喷砂、喷丸：空气火焰超音 速表面预处理技术，是利用气体燃料或液体燃料 与高压电气或高压空气．在超音速喷枪燃烧室内 混合燃烧膨胀产生高温高速焰流．从而带动砂粒 或丸粒以超音速喷向零件处理表面。燃烧焰流速 度达1500m/s以上，粒子速度为300—600m/s，从 而可获得高效优质的表面预处理效果。
• 4.受控喷丸对材料表面形貌与性能的影响 （1）对材料表面硬度影响 硬度大幅度提升，硬化层最高可达1.5mm。 （2）对材料表面粗糙度影响 （3）对疲劳寿命与抗应力腐蚀能力的影响 可以大幅度提高材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀能 力。例如，对纯铁、1Cr18Ni9Ti不锈钢、20钢、 45钢和60Si2Mn钢进行喷丸以后，疲劳强度提高 14%～47% 不等 。
概述
表面强化技术：在这里指材料表面 不增加外来材料的情况下，靠施加 外力或热处理等手段改变材料表面 的组织结构，从而提高表面强度、 硬度、抗疲劳和应力腐蚀性能的工 艺方法。
• 表面形变强化 • 表面相变强化
8.1表面形变强化
• • • • 原理 喷丸强化 表面滚压技术 孔挤压强化
一、原理
• 1.定义：是指在金属材料表面施加外力， 使表面比较薄的一层发生塑性变形，晶粒 得到细化，从而提高零件表面疲劳强度和 抗应力腐蚀能力的工艺手段。 • 2.机理： 加工硬化机理。即随变形量的增 加，金属强度硬度升高，塑性韧性下降。
Байду номын сангаас
例： 综上所述，喷九强化技术是一种使用简便、 成本低、应用范围广的零件表面强化技术。它 的强化效果主要表现在延长承受交变负荷的零 件使用寿命。这个效果特别明显，也特别立竿 见影，是其它强化方法难以比拟的。
• 2.喷丸强化的设备
• （1）叶轮式喷丸机 • （2）气动式喷丸机
（1）叶轮式喷丸机 • 特点：叶轮式喷丸 机中弹丸流的位置 与速度都不易改变， 常用于形状简单批 量较大的工件。
例： 重要的焊接件的焊缝及热影响区采用受 控喷丸后，拉应力可以转变为压应力， 从而改善焊缝区域的疲劳强度。 汽车用钢板弹簧喷丸后疲劳寿命可延长5 倍。
例如：合金高强钢 18Cr2Ni4WA ，末喷丸处理 前的疲劳寿命为1.38×105。次(裁荷+600MPa)；经喷丸强化后的疲劳寿命达 1.04×107(喷九后的表面压应力为800MPs)， 疲劳寿命提高了74.3倍。
四、孔挤压强化
• 1.定义：利用特定的工模具（棒、衬套、 开合模具等）对工件的孔壁或周边进行 连续、缓慢、均匀的挤压，使其形成一 定厚度的塑性变形层，达到提高表面疲 劳强度和抗应力腐蚀能力的一种表面强 化工艺。 • 2.工艺方法：棒挤压、套挤压、压印模挤 压、旋压挤压。
挤压棒挤压强化
衬套挤压强化
6.喷丸新技术－塑料喷丸退漆
为对飞机等重要大型结构件的表面进行表面无损 检测寻找疲劳裂纹和硬性损伤，首要的表面工艺 是退漆。传统的方法是使用化学剂剥离或用砂轮 手工打磨，这两种方法均存在不足之处。 塑料喷丸退漆是近年来发展起来的新工艺。其原 理为：颗粒状塑料在压缩空气的作用下．通过喷 管高速喷射到工件表面在塑料丸较锋利的棱角切 割和冲撞击打双重作用下使漆层表面发生割裂和 剥离，从而达到高效退漆的目的。
压印模挤压强化
旋压挤压强化
• 3.特点：孔挤压强化主要针对内孔要求抗 疲劳其它方法又无法做到的工件，比如 飞机上的重要零件，压印模挤压适用于 大型零件及蒙皮等关键承载件的强化 ； 旋压挤压适用于例如起落架等大型零件 的内孔强化等。外力是缓慢、均匀地施 加于工件表面。直接结果是使材料表面 获得预先的压应力，提高其抗疲劳和抗 应力腐蚀性能。
8.2表面相变强化
概述 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火 激光表面熔凝技术 激光冲击淬火技术
• （2）气动式喷丸机 • 特点：依靠调节空气压力来改变弹丸的速 度，适合于表面形状复杂的零件和批量较 小的生产条件。
技术关键：
是根据零件的材料和形状特点控制 弹丸流的速度和控制零件表面与弹 丸流的相对运动。
• 3.喷丸强化的弹丸 • 受控喷丸使用的弹丸有铸铁丸、铸钢丸、不锈钢 丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸等。选择弹丸 时，不仅要考虑零件的工艺要求，包括喷丸面预 期的形变层深度、最大残余压应力值和表面粗糙 度，还要考虑喷丸设备条件和弹丸的消耗等。 • 一般地，钢制零件选用铸钢或铸铁丸，以得到较 深的塑性变形层和较大的残余压应力值，但是要 求获得较低粗糙度表面时，常采用玻璃丸。不锈 钢、铝合金、钛合金一般也采用玻璃丸。
超音速表面喷丸的生产效率是普通喷九的 2 — 4 倍、 特别适用于大型结构件表面高效喷丸强化。
三、表面滚压技术
• 1.定义：是在一定压力作用下，滚球或辊 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。
3.特点：表面改性层最大深度达5mm以
上。 4.应用：只适合一些形状简单的平板类零 件、轴类零件和沟槽类零件等，对形状 复杂的零件表面就无法应用了。
• 2. 机理： 加工硬化机理。即随变形量的 增加，金属强度硬度升高，塑性韧性下 降。 • 原因：a、位错密度随变形量增加而增加， 从而变形抗力增加；b、随变形量增加， 亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍； c 、随变形量增加，空位密度增加； d 、 几何硬化。
二、喷丸强化
1.原理：喷丸强化又称为受控喷丸强化， 是在室温下利用高速喷射的细小硬质弹 丸打击工件表面，使表面层在再结晶温 度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的 残余压应力，从而提高表面疲劳强度和 抗应力腐蚀的能力。