金属材料加工工艺 课件.ppt

对于承受弯曲、扭转、冲击等动载荷，同时又承受强烈摩擦的零件，如齿轮、曲轴、凸轮轴等，一般要求表面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则应具有良好的综合机械性能。 为了满足这种要求，可采用表面强化技术，使材料表面得到强化。 主要方法包括：a.表面热处理 b.化学热处理 ;钢的表面热处理： 主要指钢的表面淬火。是通过对钢表面进行快速加热后，使表层获得奥氏体组织，然后迅速冷却，使表层获得马氏体组织而心部仍保持淬火前组织状态的一种热处理工艺方法。 常用方法： 感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解加热表面淬火。生产中广泛应用的是感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。 新发展起来的激光淬火、电子束淬火等。;① 感应加热表面淬火 由于感应加热和相变的速度极快，与普通淬火相比，淬火后晶粒细小、硬度高、脆性低、变形小，且加热温度和淬硬层厚度便于调节控制，易于实现机械化和自动化，生产效率高。 ② 火焰加热表面淬火 和感应加热表面淬火相比，火焰加热表面淬火所用设备简单，投资少，但是加热时易产生过热，淬火质量不稳定。 适于用表面热处理方法进行表面强化的钢材为中碳钢和中碳合金钢。;钢的化学热处理： 定义：把工件置于一定活性的介质中加热、保温，使介质分解出活性元素渗入工件的表层，以改变表层的化学成分，从而使表层与心部具有不同成分与组织性能的工艺方法，称为表面化学热处理。 作用：a.强化表面，提高零件的某些机械性能， 如：表面硬度、耐磨性等； b.保护零件表面，提高某些零件的物理化学性能, 如：耐高温、耐腐蚀等。 分类：一般以渗入的元素来命名， 如：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、渗硼以及多元 共渗等；实际生产中常见：渗C、渗N、C-N共渗三种 基本原理： 分解→吸收→扩散 三个基本过程组成。;① 渗碳。渗碳是目前机械制造业中应用最广泛的一种化学热处理方法。其工艺特点就是把钢件置于渗碳介质中去，加热到900～950℃高温，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原??渗入到钢件表层，从而获得表层高碳、心部仍保持原有成分的热处理工艺，按渗碳介质的不同，渗碳工艺分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种。其中气体渗碳方法应用广泛。 ② 渗氮。渗氮是把钢件置于渗氮介质中，加热到规定温度，保温足够时间后，渗氮介质中分解出的活性氮原子渗入到钢件表层，从而提高工件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性的一种化学热处理方法。根据渗氮的目的不同，渗氮可分为耐磨渗氮和耐蚀渗氮二种。一般耐磨渗氮的温度为500～570℃，渗氮层深度为0.15～0.75mm；耐蚀渗氮的温度为590℃左右，渗氮层深度极薄。与渗碳相比，渗氮温度低，工件变形小，但渗氮时间长，成本高，氮化层薄而脆。;③ 碳氮共渗。碳氮共渗是向钢件表面同时渗入碳和氮原子的化学热处理工艺，俗称氰化。目前生产上常用的方法有中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗两种。中温气体碳氮共渗以渗碳作用为主，还需进行淬火、低温回火处理；低温气体碳氮共渗以渗氮作用为主。氰化处理，适于中、低碳钢或合金钢的表面强化处理。;特殊热处理是利用一些特殊工艺方法进行热处理，通常有形变热处理、磁场热处理等。;金属材料表面处理与装饰技术一般具有双重作用和功效。金属材料表面处理及装饰的功效一方面是保护产品，即保护材质表面所具有的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并延长产品的使用寿命，有效地利用材料资源；另一方面起到美化、装饰产品的作用，使产品高雅含蓄，表面有更丰富的色彩、光泽变化，更有节奏感和时代特征，从而有利于提高产品的商品价值和竞争力。;在对金属材料或制品进行表面处理之前，应有前处理或预处理工序，以使金属材料或制品的表面达到可以进行表面处理的状态。 金属制品表面的前处理工艺和方法很多，其中主要包括有金属表面的机械处理、化学处理和电化学处理等。 机械处理：通过切削、研磨、喷砂等加工清理制品表面的锈蚀及氧化皮等，将表面加工成平滑或具有凹凸模样； 化学处理：主要是清理制品表面的油污、锈蚀及氧化皮等； 电化学处理：主要用以强化化学除油和浸蚀的过程，有时也可用于弱浸蚀时活化金属制品的表面状态。 ;金属材料表面装饰技术是保护和美化产品外观的手段，主要分为表面着色工艺和肌理工艺。;④镀覆着色：采用电镀、化学镀、真空蒸发沉积度和气相镀等方法，在金属表面沉积金属、金属氧化物或合金等，形成均匀膜层。 ⑤涂覆着色：采用浸涂、刷涂、喷涂等方法，在金属表面涂覆有机涂层。 ⑥珐琅着色：在金属表面覆盖玻璃质材料，经高温烧制形成膜层。 ⑦热处理着色：利用加热的方法，使金属表面形成带色氧化膜。 ⑧传统着色技术：包括做假锈、汞齐镀、热浸镀锡、鎏金