金属表面处理工艺导论.ppt

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，犹如无数个小锤锤击金属表面，使零件表层和次表层发生一定的塑性变形而实现强化的一种技术。 应用：形状较复杂的零件 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 三、表面覆层强化 表面覆层强化是通过物理或化学的方法在金属表面涂覆一层或多层其他金属或非金属的表面强化工艺。 目的：提高钢件的耐磨性、耐蚀性、耐热性或进行表面装饰。 1、金属喷涂技术 将金属粉末加热至熔化或半熔化状态，用高压气流使其雾化并喷射于工件表面形成涂层的工艺称为热喷涂。 利用热喷涂技术可改善材料的耐磨性、耐蚀性、耐热性及绝缘性等。 广泛用于包括航空航天、原子能、电子等尖端技术在内的几乎所有领域。 等离子热喷涂 2、金属镀层 在基体材料的表面覆上一层或多层金属镀层，可以显著改善其耐磨性、耐蚀性和耐热性，或获得其他特殊性能。 电镀：工件作为阴极 化学镀：不外加电源的条件下，利用化学还原的方法在基体材料表面催化膜上沉积一层金属的表面强化方法。 特点：形状工件复杂上也能得到均匀厚度镀层；镀层晶粒细小致密，孔隙与裂纹少；可以在非金属材料表面沉积金属层。 复合镀：电镀或化学镀的溶液中加入适量金属或非金属微粒，借助于强烈的搅拌，与基质金属一起均匀沉积而获得特殊性能镀层的表面强化方法。 应用：对材料有特殊要求。原子能工业和航天航空工业 3、金属碳化物覆层～气相沉积法 气相沉积技术是指将含有沉积元素的气相物质，通过物理或化学的方法沉积在材料表面形成薄膜的一种新型镀膜技术。 根据沉积过程的原理不同，气相沉积技术可分为物理气相沉积(PVD) 和化学气相沉积(CVD)两大类。 物理气相沉积TiAl靶 ①物理气相沉积（PVD） 物理气相沉积是指在真空条件下，用物理的方法， 使材料汽化成原子、分子或电离成离子，并通过气相过程，在材料表面沉积一层薄膜的技术。 物理沉积技术主要包括真空蒸镀、溅射镀、离子镀三种基本方法。 磁控溅射镀膜设备 真空蒸镀是蒸发成膜材料使其汽化或升华沉积到工件表面形成薄膜的方法。 真空蒸镀TiN活塞环 真空蒸镀Al膜的塑料制品 溅射镀是在真空下通过辉光放电来电离氩气，氩离子在电场作用下加速轰击阴极，溅射下来的粒子沉积到工件表面成膜的方法。 溅射镀示意图 磁控溅射镀膜机 磁控溅射镀Al的塑料制品 离子镀是在真空下利用气体放电技术，将蒸发的原子部分电离成离子，与同时产生的大量高能中性粒子一起沉积到工件表面成膜的方法。 多弧离子镀膜机 物理气相沉积具有适用的基体材料和膜层材料广泛；工艺简单、省材料、无污染；获得的膜层膜基附着力强、膜层厚度均匀、致密、针孔少等优点。 广泛用于机械、航空航天、电子、光学和轻工业等领域制备耐磨、耐蚀、耐热、导电、绝缘、光学、磁性、压电、滑润、超导等薄膜。 离子镀产品 ②化学气相沉积(CVD) 化学气相沉积是指在一定温度下，混合气体与基体 CVD设备 表面相互作用而在基体表面形成金属或化合物薄膜的方法。 例如，气态的TiCl4与N2和H2在受热钢的表面反应生成TiN，并沉积在钢的表面形成耐磨抗蚀的沉积层。 由于化学气相沉积膜层具有良好的耐磨性、耐蚀性、耐热性及电学、光学等特殊性能，已被广泛用于机械制造、航空航天、交通运输、煤化工等工业领域。 经CVD处理的模具 经CVD处理的活塞环 4、非金属覆层 根据不同目的，在金属表面涂覆各种非金属覆层，如氧化膜、防锈涂料、塑料、橡胶、陶瓷等。 氧化（发蓝） 磷化 四、热处理的工艺性 热处理时机的确定： 预备热处理一般安排在毛坯生产之后，切 削加工之前 正火和退火：消除热加工时毛坯的内应力、 细化晶粒、调整组织、改善切削加工性 调质：提高零件综合性能，为最终热处理 做组织上的准备 最终热处理（淬火+回火或化学热处理）： 一般放在半精加工之后，磨削加工之前。 热处理工艺对零件结构的要求 §3.4~6 钢的表面强化工艺 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。 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