金属材料的表面处理学习培训资料-精

表面化学热处理技术
(1)分解 富有渗入元素的介质在一定的条件下进行化学反应， 分解产生具有一定活性的渗入元素原子。 (2)吸收 分解产生渗入元素的活性原子(初生状态原子)被工件 表面吸收(溶解)，这一过程的进行必须具备下列两个条件：有渗 入元素的活性原子存在，渗入元素呈分子状态存在时，不能被工 件吸收；渗入元素能渗入工件中形成固溶体或金属化合物。 (3)扩散 被工件表面吸收的渗入元素原子，由表面向内部移动， 并达到一定的浓度和深度。 (1) 强化工件表面 提高工件表层的力学性能，如表层硬度、耐 磨性、疲劳强度等。
金属材料的表面处理
金属材料的表面处理
1 金属材料表面处理概述 2 表面淬火 3 表面化学热处理技术 4 化学氧化与磷化处理 5 电镀技术 6 表面气相沉积技术 7 其他表面处理技术
1 表面处理技术的作用
１.提高表面耐蚀性和耐磨性，减缓、消除和修复材料表面的变 化及损伤 ２.使普通材料获得具有特殊功能的表面 ３.表面处理技术可用于节约能源，降低成本，改善环境
1 火焰淬火
１.火焰淬火原理 ２.火焰淬火方法及应用 ３.火焰淬火操作要点及注意事项 ４.火焰淬火的特点
火焰淬火原理
图1 火焰淬火示意图
２.火焰淬火方法及应用
(１)固定法 零件和喷嘴都不动，用火焰喷嘴直接加热淬火部分， 使零件加热到淬火温度后立即喷水冷却(如图所示)。
图2 火焰表面淬火方法示意图
表面化学热处理技术
(2) 保护工件表面 及耐蚀性等。 1 渗碳技术 2 渗氮技术 3 碳氮共渗技术 4 渗硼技术
改善工件表层的物理、化学性能，如耐高温
渗碳技术
(１)固体渗碳 固体渗碳是将工件置于填满木炭(90%)和碳酸钡
(BaCO3)(10%)的固体渗碳箱内进行的，如图5-5所示。
(２)气体渗碳 气体渗碳是指零件在气体渗碳剂中进行渗碳的工 艺。
２.常用感应淬火方法及应用
(１)工频感应淬火 电流频率为50Hz，可获得10～15mm以上的淬硬层，适
用于大直径的穿透加热及要求淬硬层深的大工件的表面淬火。
(２)中频感应淬火 常用电流频率为2500～8000Hz，可获得3～6mm深的淬
硬层，主要用于要求淬硬层较深的零件，如发动机曲轴、凸轮轴、大模数 齿轮、较大尺寸的轴和钢轨的表面淬火。
(２)前进法 火焰喷嘴和冷却装置沿零件表面作平行移动，一边加 热，一边冷却。 (３)旋转法 用一个或几个固定火焰喷嘴对旋转零件表面进行加热，
表面加热至淬火温度后进行冷却(如图5-2c所示)。
(４)联合法 淬火零件绕其轴线旋转，喷嘴和喷水装置同时沿零件 轴线移动(如图所示)。
３.火焰淬火操作要点及注意事项
(１)对被淬火表面预先进行认真清理和检查，淬火部位不允许有脱 碳层、氧化皮、气孔、砂眼和裂纹等缺陷。 (２)根据零件淬火部位及技术要求选择合适的喷嘴。 (３)在淬火前零件一般应进行预备热处理，如正火或调质处理，以 保证零件心部的强度和韧性。 (４)合理调整氧、乙炔混合气。 (５)火焰淬火温度比普通淬火温度要高，一般取880～950℃。 (６)合理选择淬火介质。 (７)工作结束后，先关断氧气，再关断乙炔，等熄灭后再开少量氧 气吹出烧嘴中剩余气体，最后再关掉氧气。 (８)工件淬火后必须立即回火，以消除应力，防止开裂。
6—耐热罐 7—工件 8—炉体
气体渗碳典型工艺曲线
1)排气阶段 零件在装炉时使炉温下降，同时带入大量空气。
2)强渗阶段 到温后保温约30min，排气阶段结束即关闭排气孔，进 入强渗阶段。 3)扩散阶段 进入扩散阶段应减少煤油滴量，使表面高浓度的碳向 心部扩散，同时滴入少量甲醇，最终达到规定的渗层深度和合适的 碳浓度分布。 4)降温阶段 提前0.5～1h检查试棒，当渗层深度达到规定要求时间 时即可降温出炉。
源自文库
渗碳技术
常见渗碳用钢及其用途
钢号
用途
15,20
受力较小的摩擦件，如小型模具的导套导柱
15Cr.20Cr 柴油机上的活塞销，凸轮轴零件
18CrMnTi 摩托车、拖拉机、发动机上的齿轮，轴等
12CrNi3A 塑料模具型腔，型芯，飞机发动机上的齿轮
18Cr2Ni3WA 承受高负荷的重要零件，如发动机上的大齿轮及轴
(３)高频感应淬火 常用电流频率为200～300kHz，可获得的表面淬硬层深 度为0.5～2mm，主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火。
３.感应淬火的特点
感应淬火示意图 1—加热淬火层 2—水 3—间隙 4—工件 5—加热感应圈 6—进水 7—出水 8—淬火喷水 套 9—水
３.感应淬火的特点 高频感应加热设备
感应淬火
１.感应淬火原理 ２.常用感应淬火方法及应用 ３.感应淬火的特点
１.感应淬火原理
•感应淬火是利用感应电流通过零件所产生的热效应，使零件表面很 快加热到淬火温度，然后迅速冷却的热处理方法。感应淬火是目前 应用最广泛的一种表面淬火。 •当一定频率的电流通过空心铜管制成的感应器时，在感应器的内部 及周围便产生一个交变磁场，于是，在工件内部产生了同频率的感 应电流。电流在工件内的分布是不均匀的，表面电流密度大，心部 电流密度小，通过感应器的电流频率越高，电流就越集中于工件的 表面，这种现象称为集肤效应。依靠感应电流的热效应，可将工件 表层迅速加热到淬火温度，而此时心部温度还很低，淬火介质通过 感应器内侧的小孔及时喷射到工件上，形成淬硬层。 •感应电流频率越高，电流透入深度越小，工件加热层越薄，淬硬层 越浅。因此，感应加热进入工件表层的深度主要取决于电流频率。
４.火焰淬火的特点
•火焰淬火的主要特点为：①设备简单、体积小、成本低、使用方便， 受工件体积大小的限制；②淬火后表面清洁，很少氧化与脱碳，变 形小；③操作简便，工艺灵活，淬火成本低；④火焰加热温度高、 加热快、生产效率高；⑤加热温度和淬硬层深度不容易控制，质量 不稳定。 •所以，火焰淬火一般用于单件、小批量生产以及大型工件（如大模 数齿轮、大轴轴颈）的表面淬火。
20CrMnMo 用于大型拖拉机、推土机上的主动齿轮、活塞销等
渗碳技术
固体渗碳箱 1—渗碳剂 2—工件 3—箱体4～6mm
铁板 4—泥封 5—试棒ϕ10mm 6—盖：铁板厚6～8mm
(２)气体渗碳 气体渗碳是指零件在气体渗碳剂中进行渗碳的工艺。
井式气体渗碳炉 1—风扇电动机 2—废气火焰 3—炉盖 4—砂封 5—电阻丝