第3章 金属热处理及表面工程.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （1）感应加热表面淬火： 电磁感应和集肤效应→钢件表层产生涡流→热效应加热→喷水冷却→马氏体层→+低温回火 δ=（500~600）/f 1/2 1) 高频感应加热：80-1000kHz，用于淬硬层浅的小型件，0.5-2.0mm； 2) 中频感应加热：2500-8 000Hz，尺寸较大的轴类，3-6mm； 3) 工频感应加热： 50Hz，大尺寸零件，10-15mm。 （2）火焰加热表面淬火 利用可燃气体燃烧产生的高温火焰将工件表层加热到相变温度以上→喷水冷却→3-6mm淬硬层 设备简单，但易过热，淬火效果差。可用于大型中碳钢、中碳合金结构钢以及铸铁的表面淬火，如机床导轨。 2.化学热处理 改变表面成分→组织和性能改变 作用：提高工件表面硬度、耐磨性，耐热、耐蚀等。 种类：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 例如气体渗碳： 低碳钢放入渗碳炉中，通入气体渗碳剂，加热到900-950 ℃ ，保温，渗碳后，淬火+低温回火 1） 活性碳原子产生 2） 活性原子的吸收 3） 活性原子的扩散 时间越长，渗碳层愈厚（0.5-2mm） 3. 形变热处理 塑性变形+热处理 提高材料力学性能 （1）高温形变热处理： 加热AC3以上→奥氏体→变形→淬火+回火 适于一般碳钢、低合金钢结构件、加工量小的锻件、轧材； （2）低温形变热处理： 加热到奥氏体→冷却→A1以下，Ms以上，过冷奥氏体→塑性变形→淬火+回火→提高强度、 疲劳极限 适于弹簧钢、轴承钢、工具钢 3.4 非金属材料的热处理 一、玻璃的热处理 玻璃的退火： 降低热应力 玻璃的晶化退火： 非晶态玻璃→微晶玻璃（玻璃陶瓷）→断裂韧度 玻璃的淬火： 加热到tg以上急冷→钢化玻璃→强度 时间 温度 加热 均热 慢冷 急冷 玻璃退火工艺曲线 二、陶瓷的热处理 陶瓷材料的退火：去除应力、消除加工缺陷、改变晶界相 晶粒变化→相间应力降低，微裂纹弥合； 长时间退火→晶界玻璃相晶化→改善组织结构； 如氧化锆增韧莫来石（ZTM） 陶瓷材料化学热处理 如氧化锆表面渗碳或渗氮→室温下四方氧化锆含量 →应力诱发相变（t-m）→增韧 力性 3.5 表面工程技术 表面工程： 经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变材料表面的形态、化学成分和组织状态，以获得所需表面性能的系统工程。 表面技术： 包括表面改性、薄膜技术、涂层技术等。 表面工程技术：成套技术组合。 主要作用：提高构件的耐蚀性、耐磨性以及获得电、磁、光等功能性表面层。 一、表面工程技术分类 表面涂镀技术：液态涂料或镀料原子→材料表面→有别于基体的涂（镀）层 包括：有机涂装、热浸涂、热喷涂、电镀、化学镀、气相沉积 表面扩渗技术：原子渗入（离子注入） →改变表层成分、性能 包括：化学热处理、阳极氧化、表面合金化、离子注入等 表面处理技术：加热或机械处理→表层成分不变，结构性能变化 包括：表面淬火、激光重熔、喷丸等。 按学科特点分： 一、表面涂镀 热喷涂 工艺：热源→喷涂材料熔融→高速气流雾化→喷射→喷涂层（0.5-5mm）→加热重熔→冶金结合 特点：1）基体和喷涂材料可为各种工程材料； 2）工艺灵活，生产率高； 3）喷涂层厚度可调，工件受热程度可调； 4）表面层具有特殊的性能。 （1）热喷涂工艺原理 喷涂层：层状组织结构，内有孔隙、氧化物和夹杂等缺陷，涂层的性能具有方向性。 措施：可通过采用高温热源、高速喷涂、保护气氛、重熔处理等减少缺陷，改善涂层结构和性能。 热喷涂分类：喷涂，基体不熔化，机械结合； 喷熔，涂层与基体互熔，冶金结合。 热源： 气体火焰、电弧、等离子、爆炸、激光、电子束等。 热喷涂母材不熔化或极少熔化。 （2）热喷涂材料 形态：线材、棒材、粉末；