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改善机械零件和构件表面性能.
改善机械零件和构件表面性能,提高疲劳强度和耐磨性能的工艺方法。表面强化有时还能提高耐腐蚀性能。承受载荷的零件表面常处于最大应力状态,并在不同的介质环境中工作。因此,零件的失效和破坏也大多发生在表面或从表面开始,如在零件表层引入一定的残余压应力,增加表面硬度,改善表层组织结构等,就能显著地提高零件的疲劳强度和耐磨性。
表面强化方法一般可分为表面热处理、表面化学处理(见化学热处理)和表面机械处理。
表面机械处理主要有喷丸和滚压两种方法。
编辑本段方法
喷丸
利用大量高速运动的珠丸打击零件表面,使表面产生冷硬层和残余压应力。喷丸强化效果与喷丸参数(丸子的速度和在零件上散布密度等)、零件材质和表面状态有关。对于材料强度高、零件表面有应力集中、表面粗糙或有表面缺陷的零件,喷丸强化有显著的效果。在喷丸前将零件加载,使它预先产生与工作状态下同方向的变形,然后在变形的零件表面上喷丸,这种方法称为应力喷丸。用这种方法可得到较普通喷丸更高的疲劳极限。
滚压
用淬火的钢辊子在零件表面进行滚轧的强化方法。滚压使零件表面产生塑性变形和残余压应力,能显著提高零件的精度和降低表面粗糙度。滚压强化效果与滚压参数(滚压力和辊子半径等)、零件材料、尺寸和形状有关。滚压方法只能用于形状简单的机械零件。
发黑,抛光,电镀,阳极氧化,喷漆都是对材料表面进行处理的一种方式,主要是为了提高材料表面的耐腐蚀性,提高材料表面的美观度,提高使用性能。抛光是为了降低产品表面粗糙度,提高表面光亮度,提高使用性能。电镀除了提高表面质量外,还有一些特别的镀层是为了提高材料表面硬度和耐磨性,另外还有通过电镀提高导电性能的。
高频,淬火,氮化都是热处理,它是使材料经过不同的热处理方法达到不同的材料性能,淬火是使材料经过热处理后提高材料硬度。高频有高频淬火,高频回火等,它也是热处理的一种方法。氮化是材料经过热处理后可以提高产品的耐磨性能,氮化一般是对切削刀具进行处理,以提高刀具的耐磨性和使用性能。
传统的发黑处理都是工件加热后,进行油淬,使金属表面生成氧化膜即四氧化三铁,从而阻止金属内部氧化,达到防锈的目的。
近年来开发新的发黑工艺,使用氧化性化学药剂如磷酸盐等使工件表面氧化发黑,特点是不需要高温加热。一般为水沸腾的温度,这种方法叫煮黑。
热镀锌
热镀锌也称热浸镀锌,是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法.
原理:热镀锌覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂。众所周知,锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护,在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜,一定程度上减缓锌的腐蚀,这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重,危及到铁基体时,锌对基体产生电化学保护,锌的标准电位-0.76V,铁的标准电位-0.44V,锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解,铁作为阴极受到保护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。
热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程,工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层,才使得铁与纯锌层之间很好结合,其过程可简单地叙述为:当铁工件浸入熔融的锌液时,首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体,两种金属原子之间是融合,原子之间引力比较小。因此,当锌在固熔体中达到饱和后,锌铁两种元素原子相互扩散,扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移,逐渐与铁形成合金,而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13,沉入热镀锌锅底,即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层,为六方晶体。其含铁量不大于0.003%
热镀锌原理:将铁件清洗干净,然后溶剂处理,烘干后浸入锌液中,铁与熔融锌反应生成一合金化的锌层,其流程为:脱脂--水洗--酸洗--助镀--烘干--热浸镀锌--分离--冷却钝化。
热镀锌的合金层的厚度主要取决了钢材的硅含量等化学成份,钢材的横截面积大小,钢材表面的粗糙程度,锌锅温度,浸锌时间,冷却快慢,冷轧变形等。
所谓热镀锌,也叫热浸锌和热浸镀锌。是一种有效的金属防腐方式,主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐的目的。
????热镀锌镀层的形成机理
????热浸镀锌是一个冶金反应过程。从微观角度看,热浸镀锌过程是两个动态平衡:热平衡和锌铁交换平衡。当把钢铁工件浸入450℃左右的熔融锌液时,常温下的工件吸收锌液热量,达到200℃以上时,锌和铁的相互作用逐渐明显,锌渗入铁工件表面。随着工件温度逐渐接近锌液温度,工件表面形成含有不同锌铁比例的合金层,构成锌镀层的分层结构,随着时间延长,镀层中不同的合金层呈现不同
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