表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法。表面處理的目的是滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。 對(duì)于金屬鑄件,我們比較常用的表面處理方法是,機(jī)械打磨,化學(xué)處理,表面熱處理,噴涂表面等。
表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下,利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。
表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。
利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流,使工件表面迅速加熱的方法。
感應(yīng)加熱分為:
1.高頻感應(yīng)加熱,頻率為250-300KHz,淬硬層深度0.5-2mm;
2.中頻感應(yīng)加熱,頻率為2500-8000Hz,淬硬層深度2-10mm;
3.工頻感應(yīng)加熱,頻率為50Hz,淬硬層深度10-15mm。
利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低,但質(zhì)量不易控制。
利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高,質(zhì)量好。
激光表面強(qiáng)化可分為激光相變強(qiáng)化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。
激光表面強(qiáng)化主要用于局部強(qiáng)化的零件,如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼刀具、齒輪及內(nèi)燃機(jī)缸套等。
鋼材或鋼件在空氣-水蒸氣或化學(xué)藥物中加熱到適當(dāng)溫度使其表面形成一層藍(lán)色或黑色氧化膜的工藝。也稱發(fā)黑。
常用于精密儀器、光學(xué)儀器、工具、硬度塊及機(jī)械行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)件等。
工件(鋼鐵或鋁、鋅件)浸入磷化液(某些酸式磷酸鹽為主的溶液),在表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過(guò)程,稱之為磷化。
磷化廣泛應(yīng)用于防蝕技術(shù),金屬冷變形加工工業(yè)。
化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫,使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。
化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。與表面淬火相比,化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織,還改變其化學(xué)成分。根據(jù)滲入的元素不同,化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。 化學(xué)熱處理過(guò)程包括分解、吸收、擴(kuò)散三個(gè)基本過(guò)程。
常用的化學(xué)熱處理:
滲碳、滲氮(俗稱氮化)、碳氮共滲(俗稱氰化和軟氮化)等。滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。
發(fā)藍(lán)、磷化可以歸為表面處理,不屬于化學(xué)熱處理。
對(duì)比
|
滲碳
|
氮化
|
目的
|
提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度,同時(shí)保持心部良好的韌性。
|
提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度,提高耐蝕性。
|
用材
|
含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。
|
為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。
|
常用方法
|
氣體滲碳法、固體滲碳法、真空滲碳法
|
氣體氮化法、離子氮化法
|
溫度
|
900~950℃
|
500~570℃
|
表面厚度
|
一般為0.5~2mm
|
不超過(guò)0.6~0.7mm
|
優(yōu)點(diǎn)
|
--
|
溫度較低,硬度、耐磨性、抗疲勞性更高,耐蝕性更好,無(wú)需再熱處理, 可避免熱處理帶來(lái)的變形和其他缺陷
|
缺點(diǎn)
|
--
|
工藝復(fù)雜,成本高,氮化層薄
|
用途
|
廣泛用于飛機(jī)﹑汽車和拖拉機(jī)等的機(jī)械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。
|
用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。
|