金属表面处理工艺培训课件(PPT共 31张)

三、化学表面热处理

化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温， 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,进而百度文库改变其性能的 热处理工艺。

与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织， 还改变其化学成分。


化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。
根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、
各种感应器 中频感应加热表面淬火的机车凸 轮轴

工频感应加热 频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm 近些年又发展了超音频、双频感应加热淬火工艺。 实际上，硬化层深度取决于加热层深度，淬火加热温度、冷却 速度和材料本身的淬透性等。

由于感应电流的“集肤效应”，电流透入工件深度主要与交流 电频率有关，近似公式表示：
⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。
机床导 轨
表面淬火齿轮

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
回火索氏体


表层组织为M回；心部组
织为S回(调质)或F+S(正火)。
索氏体


在磨削、电镀等工序后进行
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

一、表面热处理

1、表面淬火 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。
火焰加热
感 应 加 热

表面淬火目的： ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; 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。 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。

轴 的 感 应 加 热 表 面 淬 火

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；
现代表面技术
金属表面改性技
T1133-2 陈从胜
表面改性技术及应用

表面改性技术是指采用某种工艺使材料表面获 得与基体材料的组织结构、性能不同的一种技 术。
被广泛的应用在航空航天领域、军事领域、机 械制造领域，和生产生活紧密相连。

作用及内容




使材料表面获得各种特殊性能（如耐磨、耐腐 蚀、耐高温、超导、润滑性等）。 掩盖基体材料表面缺陷，延长材料和构建使用 寿命。 节约稀少、珍贵材料，节约能源，改善环境。 促进高新技术的发展。
600 / f

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。 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


此外还有接触电阻加热表面淬火、浴炉
加热表面淬火、电解液加热表面淬火等
激光表面热处理
火焰加热表面淬火示意图
⑴ 气体渗碳法 将工件放入密封炉内，在900950℃时滴入醇、煤油、丙酮， 在高温下分解为CO、CO2、CH4 等渗碳气氛并生成活性碳原子被 工件吸收溶入奥氏体，形成渗碳
层。

优点: 质量好, 效率高； 缺点: 渗层成分与深度不易控制
气体渗碳 法示意图

⑵ 固体渗碳法 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。 渗剂为木炭。 优点：操作简单；
⑤表面淬火常用加热方法 ⑴ 感应加热表面处理: 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

感应加热分为： 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

中频感应加热 频率为25008000Hz，淬硬 层深度2-10mm 。

主要包含表面变形强化、表面热处理、 表面化学热处理以及其他技术。
一、 金属的表面强化工艺
通过机械手段在金属表面产生压缩变形， 使表面形成硬化层，提高金属疲劳强度重 要工艺之一。 既要求表面有较高的硬度和耐磨性，又要 求心部具有足够的韧性，必须采用各种表 面强化工艺。 工艺简单，成本低廉，是提高钢件抗疲劳 能力，延长其使用寿命的重要工艺措施。

缺点：渗速慢，劳动条件差。
⑶ 真空渗碳法 将工件放入真空渗碳炉中，抽真 空后通入渗碳气体加热渗碳。


优点: 表面质量好, 渗碳速度快。
真空渗碳炉


④渗碳温度：为900-950℃。
渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）： 一般为0.5-2mm。

渗碳层表面含碳量： 以0.85-1. 05为最好。
1、喷丸

喷丸强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面上，使零件表层 和次表层发生一定的塑性变形,形成硬化层并引进残余压应力，从
而实现强化的一种技术。

应用：形状较复杂的零件，广泛应用于弹簧、齿轮、链条、轴、叶 片、火车轮等零部件，可显著的提高抗弯曲疲劳、抗击腐蚀疲劳、
抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐点蚀能力。



⑶活性元素内部扩散。
氮化扩散层
②钢的渗碳
是指向钢的表面渗入碳原子的过程。

⑴渗碳目的 提高工件表面硬度、耐 磨性及疲劳强度，同时 保持心部良好的韧性。 ⑵渗碳用钢 为含0.1-0.25%C的低 碳钢。碳高则心部韧性 降低。 经 渗 碳 的 机 车 从 动 齿 轮



③渗碳方法
碳氮共渗、渗其他元素等。
渗 碳 回 火 炉
可控气氛渗碳 炉
常用的化学热处理： 渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰 化和软氮化）等。
化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基 本过程。
①化学热处理的基本过程

⑴介质(渗剂)的分解: 分解的同时 释放出活性原子。 如：渗碳 CH4→2H2+[C] 氮化 2NH3→3H2+2[N] ⑵活性元素的吸收: 活性原子向 固溶体溶解或与钢中某些元素形 成化合物。

渗碳缓冷后组织： 表层为P+网状 Fe3CⅡ; 心部为
F+P; 中间为过渡
区。
低碳钢渗碳缓冷后的组织