表面强化技术
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。
金属材料表面强化技术研究
金属材料表面强化技术研究金属材料是广泛应用于航空、汽车、机械等重要产业中的材料。
面对各种应用场景，如何提升金属材料的性能和耐久度是目前热门的研究领域之一。
面对这个目标，金属材料表面强化技术成为了一个关键的手段。
本文将探讨金属材料表面强化技术的研究。
一、概述表面强化技术对于金属材料来说，是指对金属材料表面进行物理、化学等方面的处理，从而提升金属材料的性能与耐久度。
金属材料表面强化技术的研究主要包括以下几个方面：1. 表面涂层：把其他金属材料或陶瓷材料涂在金属表面，以形成一个保护层，使金属表面与环境隔离。
例如，利用高温熔融法制备陶瓷涂层、利用等离子喷涂制备Metal-Ceramic混合涂层。
2. 表面热处理：利用高温或者冷处理等技术，对金属材料表层进行处理，改变材料的晶粒状态、相结构等，使金属材料的性能得到提升。
例如，采用高能离子轰击等技术来进行表面改性。
3. 表面改性：引入外界的元素或晶粒，从而改变金属材料的性能。
例如，采用电化学沉积、化学气相沉积等表面改性技术。
二、表面涂层类技术1. 陶瓷涂层技术陶瓷涂层技术利用化学反应、高速喷涂等技术在金属表面形成一层坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温的陶瓷涂层，从而保护金属表面。
陶瓷涂层技术分析表层组成结构，发现C2H2气化产物的中间产物没有被H2转化为多孔储氢剂，而先转化为了有价电子的物种，使得C2H2分子在催化剂表面的氢分子较少而生成了大量的碳纳米管。
2. 金属涂层技术金属涂层技术可以将高硬度金属制成材料热喷涂在钢面上，增强其使用寿命和性能，延长其使用寿命，具有很高的实用价值。
在具体研究上，可以采用低功率高密度强流电子束或者离子束束流照射方法，实现钢板表面进行Cr/Ni/Cr三层涂层的研究。
三、表面改性类技术1. 压电材料表面强化技术压电材料表面强化技术是利用电-压-软化复合作用，在压电电场下使金属材料表面发生塑性变形，并晶化、强化及提高稳定性的技术。
例如，采用单向拉伸和卷曲压力方式对不锈钢制备了压电芯片。
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。
表面强化工艺
表面强化工艺
是一种通过某种工艺手段使零件表面获得与基体材料不同的组织结构和性能的技术。
这种技术可以提高零件的硬度、强度、耐磨性、疲劳强度以及抗冲击性能等，从而延长零件的使用寿命，节约稀有、昂贵材料，并促进高新技术的发展。
常见的表面强化方法有以下几种：
1. 喷丸强化：通过高速喷射具有一定硬度的丸粒（如钢丸、玻璃丸等）对零件表面进行冲击，使其产生冷态塑性变形，从而提高硬度和抗磨性。
2. 滚压加工：利用滚压工具在零件表面形成一定的压缩层，提高其硬度和抗磨性。
滚压加工包括滚压、滚磨、滚光等方法。
3. 液体磨料强化：采用一种特殊的液体介质（如珩磨油、乳化液等），其中含有具有一定硬度的磨料颗粒。
通过液体介质对零件表面进行磨擦，使表面产生冷态塑性变形，从而提高硬度和抗磨性。
4. 表面热处理：通过改变零件表面层的组织结构，使其获得一定的硬度和强度。
常见的表面热处理方法有淬火、回火、渗碳、渗氮等。
5. 化学表面处理：通过化学方法改变零件表面的组织结构和性能，如化学镀、化学转化膜等。
表面强化工艺是一种通过各种方法提高零件表面性能的技术，可以延长零件的使用寿命，节约材料，并提高零件的性能。
在汽车制造、航空航天、机械制造等领域有广泛的应用。
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。
钛合金的表面强化技术
钛合金的表面强化技术钛合金是一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，广泛应用于航空、航天、医疗、化工等领域。
然而，由于其表面硬度和耐磨性较低，容易受到磨损和划伤，因此需要采取表面强化技术来提高其性能。
下面介绍几种常见的钛合金表面强化技术。
1. 氮化处理氮化处理是目前应用最广泛的表面强化技术之一。
通过在钛合金表面形成氮化层来提高其硬度和耐磨性。
氮化处理分为等离子氮化和氨气氮化两种类型。
等离子氮化是指将钛合金放置在高温下，使氮气分解并离子化，产生负离子氮，形成氮化层。
氨气氮化是指将钛合金表面覆盖一层氮化物衬底，在高温下将氨气注入气氛中，通过扩散形成氮化层。
氮化处理能使钛合金表面硬度提高两倍以上，耐磨性和抗疲劳性能也有所提高。
2. 碳化处理碳化处理是将钛合金表面涂覆一层碳质细粉，然后在高温下使其扩散反应，形成一层碳化物。
碳化处理能够提高钛合金表面硬度，降低磨损和摩擦系数，增加其使用寿命。
但碳化层较脆，容易开裂和脱落，需要加强边角区域的保护。
3. 氟化处理氟化处理是将钛合金表面涂覆一层氟聚合物，然后在高温下使其分解，形成一层氟化物膜。
氟化膜具有很好的防腐蚀性能和润滑性能，能够降低钛合金表面的磨擦和磨损，延长其使用寿命。
但氟化处理容易受到环境中的杂质和污染物的影响，需要在清洗前进行处理。
4. 微弧氧化处理微弧氧化处理是一种在电解液中加高电压，使钛合金表面产生氧化层的技术。
氧化层硬度高、耐磨性好、耐蚀性强，在航空、航天等领域具有广泛的应用。
但微弧氧化处理需要掌握处理参数，对处理设备的要求比较高，成本也相对较高。
总之，钛合金表面强化技术为钛合金的应用提供了重要的支撑。
在实际应用中需要根据具体情况选择合适的强化技术，对钛合金表面进行处理，以提高其性能和使用寿命。
钛合金作为一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，已经被广泛应用于航空、航天、医疗、化工等领域。
下面列举了一些与钛合金有关的数据，进行详细分析。
1. 钛合金的硬度钛合金的硬度与其合金成分、制备工艺、热处理等因素有关。
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。
表面强化技术
2．激光表面处理原理：激光束向金属表面层进行热传递，金 属表层和其所吸引的激光进行光热转换。由于光子能穿过金属 的能力极低，仅能使金属表面的一薄层温度升高，加之金属导 带电子的平均自由时间只有10-3s左右，因此，这种交换和热平 衡的建立是非常迅速的。从理论上分析，在激光加热过程中， 金属表面极薄层的温度在微秒(10-6s)级，甚至纳秒(10-9s)级或皮 秒(10-12s)级内就能达到相变或熔化温度。 3．激光表面处理设备： 4．激光表面处理技术： （1）激光表面强化 （2）激光表面涂敷 （3）激光表面非晶态处理 （4）激光表面合金化 （5）激光气相沉积
二、表面热处理强化 和表面化学热处理强化
1、表面热处理： 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子束表面相变强化 (2)电子束表面重熔 (3)电子束表面合金化 (4)电子束表面非晶态处理 3．电子束表面处理设备
三、电火花强化P68
定义：通过电火花的放电作用把一种导电材料涂敷熔渗 到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面的性能。 (如把硬质合金材料涂到用碳素钢制成的各类刀具、量具 及零件表面，可大幅提高其表面硬度(硬度可达70～74HRC)、 增加耐磨性、耐腐蚀性，提高使用寿命1～2倍。) 适用范围：上述各类零件的表面强化和磨损部位的修补。 原理：在电极与工件之间接直流或交流电，振动器使电 极与工件之间的放电间隙频繁发生变化并不断产生火花放 电，经多次放电并相应移动电极的位置，就使电极材料熔 结覆盖在工件表面上，从而形成强化层。
第十章-模具表面强化技术
*
表面化学热处理技术
二、渗氮(氮化)
(一)气体渗氮
表2 部分模具钢的气体渗氮工艺规范
牌号
处理 方法
渗氮工艺规范
渗氮层 深度/mm
表面硬度
阶段
渗氮温度/℃
时间/h
氨分解率/%
30CrMnSiA
一段
—
500±5
25～30
20～30
0.2～0.3
(一)气体渗氮
(1) 经过渗氮后钢表面形成一层极硬的合金氮化物，渗氮层的硬度一般可达到68～72HRC，不需要再经过淬火便具有很高的表面硬度和耐磨层，而且还可以保持到600～650℃而不明显下降。
(2) 渗氮后钢的疲劳极限可提高15%～35%。这是由于渗氮层的体积增大，使工件表面产生了残余压应力。
(3) 渗氮后的钢具有很高的抗腐蚀能力。
>58HRC
Cr12MoV
760～800HV
*
表面化学热处理技术
二、渗氮(氮化)
(二)离子渗氮
离子渗氮有如下特点：
(1) 渗氮速度快，生产周期短。
(2) 渗氮层质量高。
(3) 工件的变形小。
(4) 对材料的适应性强。
氮碳共渗
提高硬度、耐磨性、抗粘附性、抗蚀性、耐热疲劳性
冷挤模、拉深模、挤压模穿孔针
渗硼
具有极好的表面硬度、耐磨性、抗粘附性、抗氧化性、热硬性、良好的抗蚀性
挤压模、拉深模
碳氮硼三元共渗
提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性
挤压模、冲头针尖
盐浴覆层 (TD处理)
提高硬度、耐磨性、耐热疲劳性、抗蚀性、抗粘附性、抗氧化性
光表面强化技术的原理
光表面强化技术的原理宝子们！今天咱们来唠唠一个超酷的技术——光表面强化技术。
这技术啊，就像是给材料表面来了一场超级变身秀呢！咱先说说啥是光表面强化技术哈。
简单来讲呢，就是利用光的能量来改变材料表面的性能。
你可以把材料表面想象成一个小脸蛋，光就像是神奇的魔法棒，一照上去，这个小脸蛋就变得不一样啦。
那光怎么就能改变材料表面呢？这里面可大有文章。
光其实是一种能量的传播形式，当光照射到材料表面的时候，就像是一群小能量兵冲向了材料表面的阵地。
这些能量兵可厉害着呢，它们会和材料表面的原子呀、分子呀发生各种互动。
对于一些金属材料来说，光的能量可能会让表面的原子排列发生变化。
就好比原本一群小朋友（原子）在杂乱无章地玩耍，光一来，就像有个小指挥家，让小朋友们（原子）排得更整齐有序了。
这种原子排列的改变可不得了，它能让材料表面变得更硬更耐磨呢。
比如说，一个原本很容易被划伤的金属小物件，经过光表面强化技术这么一处理，就像穿上了一层坚硬的铠甲，再想划伤它可就难喽。
而且啊，光表面强化技术还能改变材料表面的化学性质。
光的能量可以促使材料表面发生一些化学反应。
这就像是给材料表面化了个特殊的妆。
比如说，让材料表面形成一层很薄但是超级有用的化合物层。
这层化合物就像是一个小卫士，能防止材料生锈或者被腐蚀。
就像我们的铁制品，要是经过这个技术处理，就不用老是担心它会长锈斑啦。
还有哦，光表面强化技术在处理一些陶瓷材料的时候也有独特的效果。
陶瓷材料本身就很脆，就像一个玻璃心的小宝贝。
但是光表面强化技术呢，可以在它的表面制造出一些特殊的结构，让它变得更加坚韧。
这就好比给这个玻璃心的小宝贝穿上了一层有弹性的保护衣，让它不再那么容易碎掉。
在现代工业里，光表面强化技术可真是个大明星呢。
比如说在汽车制造行业，汽车的一些关键零部件，像发动机的某些部件啦，经过光表面强化技术处理后，使用寿命大大延长。
这就像是给汽车的心脏注入了一股强大的生命力，让汽车能跑更远的路，还不容易出故障。
金属材料表面强化处理技术研究
金属材料表面强化处理技术研究随着科技的不断进步，人们对材料的性能要求越来越高，因此金属材料表面强化技术应运而生。
其目的是通过加强材料表面硬度以及结晶度，提高金属材料的耐腐蚀性、抗疲劳性、耐磨性以及耐氧化性等性能指标。
在实际生产中，金属材料表面强化技术广泛应用于航空航天、汽车制造、工程机械以及船舶等领域。
本文将深入探讨金属材料表面强化技术的研究现状以及未来趋势。
一、表面强化处理技术的研究现状1.1 涂层技术涂层技术是一种将高硬度的涂层涂覆在金属材料表面的技术。
这种技术的目的是提高金属材料的耐磨性、耐氧化性以及抗腐蚀性等性能指标。
当前应用比较广泛的涂层技术为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。
PVD涂层技术涂层质量相对稳定，其厚度均匀性好，且氧化膜较少。
CVD技术具有涂层厚度大、涂层成分均匀和表面质量好等优点。
1.2 表面机械处理技术表面机械处理技术通过对金属材料表面进行拉伸、压缩、剪切、滚压等机械作用，来改善金属材料表面的力学性能。
常规的表面机械处理技术主要包括喷丸、冷弯、压花和滚制等。
喷丸技术以其高效、简便和成本低等优点得到广泛的应用。
冷弯、压花和滚制技术的应用范围比较窄，但在某些领域中应用也非常广泛。
1.3 表面化学处理技术表面化学处理技术通常是通过溶液对金属材料表面进行处理，这种处理方式能够增加金属材料表面的粗糙度，并形成一定的氧化膜层。
该膜层不仅能提高钢铁材料的耐蚀性，还能改善钢铁材料的表面质量、电气性能和降低表面的摩擦系数。
当前应用比较广泛的表面化学处理技术为酸洗、碱洗，以及电化学抛光等。
二、表面强化处理技术的未来趋势随着科技的不断发展，金属材料表面强化处理技术也在不断的演变和更新。
未来的表面强化处理技术将集结多种工艺手段，如物理结构调控、多元复合技术、等离子弧等，以期实现表面强化的可持续性和再生性，并提高其处理技术的抗腐蚀性、耐磨性和机械性能能力。
2.1 多元复合技术目前，多元复合磨料研磨技术是针对高硬度材料表面加工最为有效的处理手段之一。
表面强化方法种类
表面强化方法种类
1.化学表面强化方法：利用化学反应改变表面结构和性质，包括阳极氧化、镀金、镀铬、镀锌等。
2. 物理表面强化方法：利用物理原理改变表面形貌和物理性质，包括喷砂、研磨、抛光、钝化等。
3. 热处理表面强化方法：通过高温处理改变表面晶体结构和性质，包括淬火、回火、退火等。
4. 离子注入表面强化方法：将高能离子注入表面，改变表面原子结构和物理性质，包括离子束喷涂、离子注入、离子渗透等。
5. 涂层表面强化方法：在表面涂覆一层特殊材料，增强表面硬度和耐腐蚀性，包括涂塑、喷涂、喷镀等。
6. 纳米表面强化方法：利用纳米技术改变表面结构和性质，包括纳米涂层、纳米颗粒填充、纳米结构改性等。
7. 光化学表面强化方法：利用光化学反应改变表面结构和性质，包括光致变色、光催化等。
总之，表面强化方法种类繁多，根据不同材料和工艺要求选择合适的表面强化方法非常重要。
- 1 -。
钢的表面强化技术 ppt课件
ppt课件
17
应用示例
• 例如GCr15钢制轴承保持架冲孔用的冲孔 凹模，经常规处理后的使用寿命为1.12万 次，经激光硬化处理后的寿命达2.8万次
• GCr15钢制挤压孔边用的压坡模，经激光 硬化处理后可连续冲压6000件，常规处理 后的最高使用寿命为3000件。
Cr12钢制洗衣机电机定、转子落料冲裁模，经 淬火、回火后，一次刃磨的使用寿命为1.2～ 3.2万次，经喷丸强化后，一次刃磨的使用寿 命为11.49万次，提高倍数为3.5～9.5。
ppt课件
6
（二）、电火 花表面强化
ppt课件
电火花表面强 化是利用工具 电极与工件间 在气体中产生 的火花放电作 用，把作为电 极的导电材料 溶渗进工件表 层形成合金化 的表面强化层 或对磨损部位 沉积堆焊（修 复）。
光熔覆法是利用激 光束在工件表面熔 覆一层硬度高、耐 磨、耐蚀和抗疲劳 好的材料，以提高 工件折表面性能
ppt课件
20
ppt课件
11
电火花强化的应用
• 用YG8作电极，对3Cr2W8V钢制模具进行 电火花强化处理后，在各类酸碱中的耐蚀 性提高4～15倍；
• 对Cr12钢制定子双槽模刃口部位经电火花 表面强化后，每次刃磨的平均使用寿命由5 万次提高到20万次
ppt课件
12
（三）、激光表面处理技术
激光表面淬火
激光表面热处理
强度密切结合。
ppt课件
9
冲裁模的强化部位
1—凸模
2—凹模
ppt课件
10
电火花强化
• 强化层的性能决定于基体和电极材料，通常所 用的电极材料有TiC、WC、ZrC、NbC、 Cr3C2、硬质合金等，基体材料包括碳钢、合 金钢、铸铁、铸钢等所有的导电体。
表面强化技术课件
• 基本过程：将工件放在有足够功率输出 的感应线圈中，在高频交流磁场的作用 下，产生很大的感应电流，并由于集肤 效应而集中分布于工件表面，使表面迅 速加热到钢相变点Ac3或Accm之上，然 后在冷却介质中快速冷却，使工件表面 获得M。
• 2.特点：
• a、加热速度快（感应加热速度可达 103℃ /s，激光加热则可达到105--109℃/s ） 且加热温度要高于整体淬火的温度；
• b、冷却速度快；
• c、表面硬度高（其硬度比普通淬火高 HRC2～4 ）；
• d、需预备热处理；
• e、适合中高碳钢。
二、感应加热表面淬火
• 1.原理： • 利用感应电流
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。
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。
• 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，
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。
模具的热处理及表面强化技术
第9章模具的热处理及表面强化技术模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。
模具在实际生产使用中表明，在模具的全部失效中，由于热处理不当所引起的失效居于首位。
在模具设计制造过程中，若能正确选用钢材，选择合理的热处理及表面强化技术工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。
当前模具热处理技术发展较快的领域是真空热处理技术和模具的表面强化技术。
9.1模具的热处理9.1.l模具钢的热处理模具钢的热处理工艺是指模具钢在加热、冷却过程中，根据组织转变规律制定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。
根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，热处理工艺可分为常规热处理、表面热处理（表面淬火和化学热处理等）等。
根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。
模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。
由于真空热处理技术具有防止加热氧化、不脱碳、真空除气、变形小及硬度均匀等特点，近年来得到广泛的推广应用。
1.退火工艺退火一般是指将模具钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后使其缓冷至室温，获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。
其组织为铁素体基体上分布着碳化物。
目的是消除钢中的应力，降低模具材料的硬度，使材料成分均匀，改善组织，为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。
退火工艺根据加热温度不同可分为：1）完全退火将模具钢加热到临界温度A c3以上20~30℃，保温足够的时间，使其组织完全奥氏体化，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
其目的是为了降低硬度、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、改善切削加工性能和冷塑性变形性能，为后续热处理或冷加工做准备。
2）不完全退火将钢加热到A c1~A c3（亚共析钢）或A c1~A ccm（过共析钢）之间，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近于平衡组织的热处理工艺。
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。
材料强度学_表面强化技术
3.3 碳氮共渗
高温碳氮共渗 (氰化): • 共渗层厚度为0.5~1.2 mm, 渗碳多于渗氮 • T=750~800ºC , t = 2~6 hours 低温碳氮共渗 (软氮化): •共渗层厚度为0.05~0.6 mm,渗氮多于渗碳 • T=500~650ºC , t = 2~6 hours
4.表面冶金强化
利用工件表面层金属的重新融化和凝固，以得到预期的成分或组织的 表面强化处理技术称为表面冶金强化。 包括 表面自溶性合金或复合粉末涂层、 表面融化结晶或非晶态处理、 表面合金化等方法。 这些方法的特点是： 采用高能量密度的快速加热，将金属表面层或涂覆于金属表面的合金 化材料熔化，随后靠自己冷却进行凝固以得到特殊结构或 特定性能的 强化层。这种特殊的结构或许是细化的晶体组织，也或许是过饱和相、 亚稳相、甚至是非晶体组织，这取决于表面冶金的工艺参数和方法。 滚动轴承行业 在微型轴承工作表面做过激光加热强化研究，效果良好。
电镀
化学镀
化学气相沉积（CVD）
将含有覆层材料元素的反应介质置于较低温度下汽 化，然后送入高温反应室与工件表面接触，产生高温化 学反应，析出合金或金属及其化合物，沉积于工件表面 形成覆层。 覆层材料可以是氧化物、碳化物、氮化物、硼化物。
获得需要的CVD覆层，反应必须具备如下条件： 能够形成所需的沉积层，反应物应是气态。 反应物质在室温下或不太高的温度下应是气态，且易获得 高纯度。 沉积设备简单，操作方便，成本适宜。
2.表面热处理强化
利用固态相变，通过快速加热的方法对零件的表面层进行淬火处理 称为表面热处理，俗称表面淬火。 包括 火焰加热淬火、 高(中)频感应加热淬火、 激光加热或电子束加热淬火等。 这些方法的特点是： 表面局部加热淬火，工件变形小； 加热速度快，生产效率高； 加热时间短，表面氧化脱碳很轻微。
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。
- 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)。
精选.
3
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。
精选.
4
• 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。
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。
精选.
16
• 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
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。
精选.
1
• 表面形变强化 • 表面相变强化
精选.
2
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
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。
精选.
21
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。
精选.
22
精选.
23
▪ 3.特点：表面改性层最大深度达5mm以
• 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。
精选.
11
• （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。
精选.
12
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。
精选.
18
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。
精选.
19
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。
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 。
精选.
17
• 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。
精选.
6
精选.
7
▪ 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。
精选.
8
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。
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。
精选.
20
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。
• 2.工艺方法：棒挤压、套挤压、压印模挤 压、旋压挤压。
精选.
25
挤压棒挤压强化
衬套挤压强化
压印模挤压强化
精选.
旋压挤压强化
26
• 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。
• 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。
精选.
5
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。
精选.
13
精选.
14
精选.
15
• 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
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。
精选.
24
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。
§ 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。
精选.
9
• 2.喷丸强化的设备 • （1）叶轮式喷丸机 • （2）气动式喷丸机
精选.Βιβλιοθήκη 10（1）叶轮式喷丸机