《钣金表面处理工艺ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钣金表面处理工艺ppt课件（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.46 钢钢的外表的外表强强化工化工艺艺既要求外表有较高的硬度和耐磨性，又要既要求外表有较高的硬度和耐磨性，又要求心部具有足够的韧性，必需采用各种外求心部具有足够的韧性，必需采用各种外表强化工艺。表强化工艺。一、外表一、外表热处置置1、外表淬火、外表淬火n外表淬火是指在不改外表淬火是指在不改动钢的化学成分及心部的化学成分及心部组织情情况下，利用快速加况下，利用快速加热将表将表层奥氏体化后奥氏体化后进展淬火以展淬火以强化零件外表的化零件外表的热处置方法。置方法。火焰加火焰加火焰加火焰加热热感感应加加热n外表淬火目的：外表淬火目的：n 使外表具有高的硬度、耐磨性和疲使外表具有高的硬度、耐磨性和疲
2、劳极限极限;n 心部在心部在坚持一定的持一定的强度、硬度的条件下，具有足度、硬度的条件下，具有足够的塑的塑性和性和韧性。即表硬里性。即表硬里韧。n适用于接受弯曲、改适用于接受弯曲、改动、摩擦和冲、摩擦和冲击的零件。的零件。轴轴的的的的感感感感应应加加加加热热外外外外表表表表淬淬淬淬火火火火n外表淬火用外表淬火用资资料料n 0.4-0.5%C的中碳的中碳钢钢。n含碳量含碳量过过低，那么外表硬度、耐磨性下降。低，那么外表硬度、耐磨性下降。n含碳量含碳量过过高，心部高，心部韧韧性下降；性下降；n 铸铁铸铁 提高其外表耐磨性。提高其外表耐磨性。机床导轨机床导轨外表淬火齿轮外表淬火齿轮n预备热处预备热处
3、置置n工工艺艺：n对对于构造于构造钢为调质钢为调质或正火。或正火。n前者性能高，用于要求高的重前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普要件，后者用于要求不高的普通件。通件。n目的目的:n为为外表淬火作外表淬火作组织预备组织预备；n获获得最得最终终心部心部组织组织。 回火索氏体回火索氏体索氏体索氏体n外表淬火后的回火外表淬火后的回火n采用低温回火，温度不高于采用低温回火，温度不高于200。n回火目的回火目的为为降低内降低内应应力，保管淬火高硬度、耐磨性。力，保管淬火高硬度、耐磨性。n外表淬火外表淬火+低温回火后的低温回火后的组织组织n表表层组织为层组织为M回；心部回；心部组织为组织为
4、S回回(调质调质)或或F+S(正火正火)。感应加热外表淬火感应加热外表淬火感感感感应应淬火机床淬火机床淬火机床淬火机床感应加热感应加热外表淬火外表淬火表示图表示图n外表淬火常用加外表淬火常用加热热方法方法n 感感应应加加热热: 利用交利用交变电变电流流在工件外表感在工件外表感应应宏大宏大涡涡流，流，使工件外表迅速加使工件外表迅速加热热的方法。的方法。n感感应加加热分分为：n高高频感感应加加热n 频率率为250-300KHz，淬硬淬硬层深度深度0.5-2mm传动轴延延续淬淬火火感感应器器感应加热外表淬火齿轮的截面图感应加热外表淬火齿轮的截面图n中中频感感应加加热n 频 率率 为 2500-800
5、0Hz，淬淬硬硬层深深度度2-10mm。各种感应器各种感应器中频感应加热外表淬火的机车凸轮轴中频感应加热外表淬火的机车凸轮轴n工工频感感应加加热n频率率为50Hz,淬硬淬硬层深度深度10-15 mm各种感应器各种感应器感感应穿透加穿透加热n 火焰加火焰加热热: 利用乙炔火焰直接加利用乙炔火焰直接加热热工件外表的方法。本工件外表的方法。本钱钱低，但低，但质质量不易控制。量不易控制。n 激光激光热处热处置置: 利用高能量密度的利用高能量密度的激光激光对对工件外表工件外表进进展加展加热热的方法。的方法。效率高，效率高，质质量好。量好。火焰加热外表淬火表示图火焰加热外表淬火表示图激光外表热处置激光外表
6、热处置火焰加热外表淬火火焰加热外表淬火一、外表一、外表热处置置2、化学外表、化学外表热处置置n化学化学热处置是将工件置于特定介置是将工件置于特定介质中加中加热保温，使保温，使介介质中活性原子中活性原子渗入工件表渗入工件表层从从而改而改动工件表工件表层化学成分和化学成分和组织,进而改而改动其性能其性能的的热处置工置工艺。n与外表淬火相比，化学与外表淬火相比，化学热处置不置不仅改改动钢的表的表层组织，还改改动其化学成分。其化学成分。n化学化学热处置也是置也是获得表硬里得表硬里韧性能的方法之一。性能的方法之一。n根据渗入的元素不同，化学根据渗入的元素不同，化学热处置可分置可分为渗碳、氮化、多元渗碳、
7、氮化、多元共渗、渗其他元素等。共渗、渗其他元素等。 可控气氛渗碳炉可控气氛渗碳炉渗渗碳碳回回火火炉炉常用的化学热处置：常用的化学热处置：渗碳、渗氮俗称氮化、碳氮共渗俗称氰化渗碳、渗氮俗称氮化、碳氮共渗俗称氰化和软氮化等。和软氮化等。渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化可以归为外表处置，不属于化学热处置。可以归为外表处置，不属于化学热处置。化学热处置过程包括分解、吸收、分散三个根本化学热处置过程包括分解、吸收、分散三个根本过程。过程。化学化学热处热处置的根本置的根本过过程程 n介介质质(渗渗剂剂)的分解的分解: 分解的同分解的同时释时释放出活性原子
8、。放出活性原子。n如：渗碳如：渗碳 CH42H2+Cn 氮化氮化 2NH33H2+2Nn工件外表的吸收工件外表的吸收: 活性原子向活性原子向固溶体溶解或与固溶体溶解或与钢钢中某些元素构中某些元素构成化合物。成化合物。n原子向内部分散。原子向内部分散。 氮化分散层氮化分散层钢钢的渗碳的渗碳是指向是指向钢钢的外表渗入碳原子的的外表渗入碳原子的过过程。程。n渗碳目的渗碳目的n提高工件外表硬度、耐提高工件外表硬度、耐磨性及疲磨性及疲劳劳强强度，同度，同时时坚坚持心部良好的持心部良好的韧韧性。性。n渗碳用渗碳用钢钢n为为含含0.1-0.25%C的低碳的低碳钢钢。碳高那么心部。碳高那么心部韧韧性性降低。降
9、低。 经渗渗碳碳的的机机车从从动齿轮气体渗碳气体渗碳法表示图法表示图n渗碳方法渗碳方法n 气体渗碳法气体渗碳法n将工件放入密封炉内，在高将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。温渗碳气氛中渗碳。n渗渗剂为剂为气体气体 (煤气、液化气等煤气、液化气等)或有机液体或有机液体(煤油、甲醇等煤油、甲醇等)。n优优点点: 质质量好量好, 效率高；效率高；n缺陷缺陷: 渗渗层层成分与深度不易控成分与深度不易控制制n 固体渗碳法固体渗碳法n将工件埋入渗将工件埋入渗剂剂中，装箱密封后在高温下加中，装箱密封后在高温下加热热渗碳。渗碳。n渗渗剂为剂为木炭。木炭。n优优点：操作点：操作简单简单；n缺陷：渗速慢，缺
10、陷：渗速慢，劳动劳动条件差。条件差。l 真空渗碳法真空渗碳法l将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加通入渗碳气体加热热渗碳。渗碳。l优优点点: 外表外表质质量好量好, 渗碳速度快。渗碳速度快。真空渗碳炉真空渗碳炉n渗碳温度：渗碳温度：为为900-950。n渗碳渗碳层层厚度厚度 由外表到由外表到过过度度层层一半一半处处的厚度的厚度 ：n 普通普通为为0.5-2mm。低碳钢渗碳缓冷后的组织低碳钢渗碳缓冷后的组织l渗碳渗碳层外表含碳量：以外表含碳量：以0.85-1. 05为最好。最好。l渗碳渗碳缓冷后冷后组织：表：表层为P+网状网状Fe3C; 心部心部为F+P
11、; 中中间为过渡区。渡区。n渗碳后的渗碳后的热处热处置置n淬火淬火+低温回火低温回火, 回火温度回火温度为为160-180。淬火方法有：。淬火方法有：n 预预冷淬火法冷淬火法n渗碳后渗碳后预预冷到略高于冷到略高于Ar1温度直接淬火。温度直接淬火。渗碳后的热处置表示图渗碳后的热处置表示图n一次淬火法：即渗碳一次淬火法：即渗碳缓缓冷后重新加冷后重新加热热淬火。淬火。n 二次淬火法：二次淬火法：n即渗碳即渗碳缓缓冷后第一次加冷后第一次加热为热为心部心部Ac3+30-50，细细化心部；化心部；第二次加第二次加热为热为Ac1+30-50，细细化表化表层层。 渗碳后的热处置表示图渗碳后的热处置表示图n常用
12、方法是渗碳常用方法是渗碳缓冷后，重新加冷后，重新加热到到Ac1+30-50淬火淬火+低低温回火。此温回火。此时组织为：n表表层：M回回+颗粒状碳化物粒状碳化物+A(少量少量)n心部：心部：M回回+F淬透淬透时渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织M+F钢钢的氮化的氮化 n氮化是指向氮化是指向钢的外表渗入氮原子的的外表渗入氮原子的过程。程。n氮化用氮化用钢井式气体氮化炉井式气体氮化炉l为含含Cr、Mo、Al、Ti、V的中的中碳碳钢。l常用常用钢号号为38CrMoAl。l氮化温度氮化温度为500-570l氮化氮化层厚度不超越厚度不超越0.6-0.7mm。n常用氮化方法常用氮化方法n气体氮化法与离
13、子氮化法。气体氮化法与离子氮化法。n气体氮化法与气体渗碳法气体氮化法与气体渗碳法类类似，似，渗渗剂为剂为氨。氨。n离子氮化法是在离子氮化法是在电场电场作用下，作用下，使使电电离的氮离子高速冲离的氮离子高速冲击击作作为为阴极的工件。与气体氮化相比，阴极的工件。与气体氮化相比，氮化氮化时间时间短，氮化短，氮化层层脆性小。脆性小。离子氮化炉离子氮化炉n氮化的特点及运用氮化的特点及运用n氮化件外表硬度高氮化件外表硬度高 6972HRC ，耐磨性高。，耐磨性高。n疲疲劳劳强强度高。由于外表存在度高。由于外表存在压应压应力。力。氮氮化化层组织38CrMoAl氮化层硬度氮化层硬度n工件工件变变形小。形小。缘
14、缘由是氮化温度低，氮化后不需由是氮化温度低，氮化后不需进进展展热处热处置。置。 n 耐耐蚀蚀性好。由于表性好。由于表层层构成的氮化物化学构成的氮化物化学稳稳定性高。定性高。n氮化的缺陷：工氮化的缺陷：工艺艺复复杂杂，本，本钱钱高，氮化高，氮化层层薄。薄。n用于耐磨性、精度要求高的零件及耐用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热热、耐磨及耐、耐磨及耐蚀蚀件。如件。如仪仪表的小表的小轴轴、轻载齿轮轻载齿轮及重要的曲及重要的曲轴轴等。等。 缝纫机用氮化件缝纫机用氮化件经氮化的机车曲轴经氮化的机车曲轴滲氮与滲碳相比：滲氮与滲碳相比：滲氮滲氮层硬度和耐磨性高于滲碳硬度和耐磨性高于滲碳层，硬度可达，硬度可达69
15、72HRC，且，且在在600650高温下仍能高温下仍能坚持持较高硬度；高硬度；滲氮滲氮层具有很高的抗疲具有很高的抗疲劳性和耐性和耐蚀性；性；滲氮后不需再滲氮后不需再进展展热处置，可防止置，可防止热处置置带来的来的变形和其形和其他缺陷；他缺陷；滲氮温度滲氮温度较低。低。只适用于中碳合金只适用于中碳合金钢，需求，需求较长的工的工艺时间才干到达要求才干到达要求的滲氮的滲氮层。二、外表形二、外表形变强化化n外表形外表形变强化指使化指使钢件在常温下件在常温下发生塑性生塑性变形，以形，以提高其外表硬度并提高其外表硬度并产生有利的剩余生有利的剩余压应力分布的外力分布的外表表强化工化工艺。n工工艺简单，本，本
16、钱低廉，是提高低廉，是提高钢件抗疲件抗疲劳才干，延才干，延伸其运用寿命的重要工伸其运用寿命的重要工艺措施。措施。1、喷喷丸丸n喷丸丸强化是将大量高速运化是将大量高速运动的的弹丸放射到零件外表上，犹如丸放射到零件外表上，犹如无数个小无数个小锤锤击金属外表，使零件表金属外表，使零件表层和次表和次表层发生一定的生一定的塑性塑性变形而形而实现强化的一种技化的一种技术。n运用：外形运用：外形较复复杂的零件的零件n在磨削、在磨削、电镀等工序后等工序后进展展2、滚压处滚压处置置n利用自在旋利用自在旋转的淬火的淬火钢滚子子对钢件的已加工外表件的已加工外表进展展滚压，使之使之产生塑性生塑性变形，形，压平平钢件外
17、表的粗糙凸峰，构成有利的件外表的粗糙凸峰，构成有利的剩余剩余压应力，从而提高工件的耐磨性和抗疲力，从而提高工件的耐磨性和抗疲劳才干。才干。n运用：运用：圆柱面、柱面、锥面、平面等外形比面、平面等外形比较简单的零件的零件三、外表覆三、外表覆层强化化n外表覆外表覆层强化是化是经过物理或化学的方法在金属外表物理或化学的方法在金属外表涂覆一涂覆一层或多或多层其他金属或非金属的外表其他金属或非金属的外表强化工化工艺。n目的：提高目的：提高钢件的耐磨性、耐件的耐磨性、耐蚀性、耐性、耐热性或性或进展展外表装外表装饰。1、金属、金属喷喷涂技涂技术术 n将金属粉末加将金属粉末加热至熔化或半熔化形状，用高至熔化或
18、半熔化形状，用高压气流使其气流使其雾化并放射于工件外表构成涂化并放射于工件外表构成涂层的工的工艺称称为热喷涂。涂。l利用利用热喷涂技涂技术可改善可改善资料料的耐磨性、耐的耐磨性、耐蚀性、耐性、耐热性性及及绝缘性等。性等。l广泛用于包括航空航天、原广泛用于包括航空航天、原子能、子能、电子等尖端技子等尖端技术在内在内的几乎一切的几乎一切领域。域。等离子热喷涂等离子热喷涂2、金属、金属镀层镀层 n在基体在基体资料的外表覆上一料的外表覆上一层或多或多层金属金属镀层，可以，可以显著改著改善其耐磨性、耐善其耐磨性、耐蚀性和耐性和耐热性，或性，或获得其他特殊性能。得其他特殊性能。n电镀：工件作：工件作为阴极
19、阴极n化学化学镀：不外加：不外加电源的条件下，利用化学复原的方法在基源的条件下，利用化学复原的方法在基体体资料外表催化膜上堆料外表催化膜上堆积一一层金属的外表金属的外表强化方法。化方法。n特点：外形工件复特点：外形工件复杂上也能得到均匀厚度上也能得到均匀厚度镀层；镀层晶粒晶粒细小致密，孔隙与裂小致密，孔隙与裂纹少；可以在非金属少；可以在非金属资料外表堆料外表堆积金金属属层。n复合复合镀：电镀或化学或化学镀的溶液中参与适量金属或非金属微的溶液中参与适量金属或非金属微粒，借助于粒，借助于剧烈的烈的搅拌，与基拌，与基质金属一同均匀堆金属一同均匀堆积而而获得得特殊性能特殊性能镀层的外表的外表强化方法。
20、化方法。n运用：运用：对资料有特殊要求。原子能工料有特殊要求。原子能工业和航天航空工和航天航空工业3、金属碳化物覆、金属碳化物覆层层气相堆气相堆积积法法 n气相堆气相堆积技技术是指将含有堆是指将含有堆积元素的气相物元素的气相物质，经过物理物理或化学的方法堆或化学的方法堆积在在资料外表构成薄膜的一种新型料外表构成薄膜的一种新型镀膜技膜技术。l根据堆根据堆积过程的原理不同，程的原理不同，气相堆气相堆积技技术可分可分为物理物理气相堆气相堆积(PVD) 和化学气和化学气相堆相堆积(CVD)两大两大类。物理气相堆物理气相堆物理气相堆物理气相堆积积TiAlTiAl靶靶靶靶n物理气相堆物理气相堆积积 PVD
21、 n物理气相堆物理气相堆积积是指在真空条件下，用物理的方法，是指在真空条件下，用物理的方法， 使使资资料汽化成原子、分子料汽化成原子、分子或或电电离成离子，并离成离子，并经过经过气气相相过过程，在程，在资资料外表堆料外表堆积积一一层层薄膜的技薄膜的技术术。物理堆物理堆积积技技术术主要包括真空主要包括真空蒸蒸镀镀、溅溅射射镀镀、离子、离子镀镀三三种根本方法。种根本方法。磁控溅射镀膜设备磁控溅射镀膜设备n真空蒸真空蒸镀是蒸是蒸发成膜成膜资料使其汽料使其汽化或升化或升华堆堆积到工件外表构成薄到工件外表构成薄膜的方法。膜的方法。真空蒸镀真空蒸镀TiN活塞环活塞环真真空空蒸蒸镀Al膜膜的的塑塑料料制制品
22、品n溅射射镀是在真空下是在真空下经过辉光光放放电来来电离离氩气，气，氩离子在离子在电场作用下加速作用下加速轰击阴极，阴极，溅射下来的粒子堆射下来的粒子堆积到工件到工件外表成膜的方法。外表成膜的方法。溅射镀表示图溅射镀表示图磁磁控控溅射射镀膜膜机机磁控溅射镀磁控溅射镀AlAl的塑料制品的塑料制品n离子离子镀是在真空下利用气体放是在真空下利用气体放电技技术，将蒸，将蒸发的原子部分的原子部分电离成离子，与同离成离子，与同时产生的大量高能中性粒子一同堆生的大量高能中性粒子一同堆积到到工件外表成膜的方法。工件外表成膜的方法。多弧离子镀膜机多弧离子镀膜机n物理气相堆物理气相堆积具有适用的基体具有适用的基体
23、资料和膜料和膜层资料广泛；工料广泛；工艺简单、省、省资料、无料、无污染；染；获得的膜得的膜层膜基附着力膜基附着力强、膜、膜层厚度厚度均匀、致密、均匀、致密、针孔少等孔少等优点。点。n广泛用于机械、航空航天、广泛用于机械、航空航天、电子、光学和子、光学和轻工工业等等领域制域制备耐磨、耐耐磨、耐蚀、耐、耐热、导电、绝缘、光学、磁性、光学、磁性、压电、滑、滑润、超超导等薄膜。等薄膜。 离子镀产品离子镀产品n化学气相堆化学气相堆积积(CVD)n化学气相堆化学气相堆积积是指在一定温度下，混合气体与基体是指在一定温度下，混合气体与基体CVD设备设备外表相互作用而在基体外表相互作用而在基体外表构成金属或化合
24、物外表构成金属或化合物薄膜的方法。薄膜的方法。例如，气例如，气态的的TiCl4与与N2和和H2在受在受热钢的外表反的外表反响生成响生成TiN，并堆，并堆积在在钢的外表构成耐磨抗的外表构成耐磨抗蚀的的堆堆积层。由于化学气相堆由于化学气相堆积膜膜层具有良好的耐磨性、具有良好的耐磨性、耐耐蚀性、耐性、耐热性及性及电学、光学等特殊性能，学、光学等特殊性能，已被广泛用于机械制已被广泛用于机械制造、航空航天、交通造、航空航天、交通运运输、煤化工等工、煤化工等工业领域。域。经经CVD处置的模具处置的模具经经CVD处置处置的活塞环的活塞环4、非金属覆、非金属覆层层n根据不同目的，在金属外表涂覆各种非金属覆根据
25、不同目的，在金属外表涂覆各种非金属覆层，如氧化，如氧化膜、防膜、防锈涂料、塑料、橡胶、陶瓷等。涂料、塑料、橡胶、陶瓷等。n氧化氧化发蓝n磷化磷化四、热处置的工艺性四、热处置的工艺性n热处置时机确实定：热处置时机确实定：n 预备热处置普通安排在毛坯消费之后，切预备热处置普通安排在毛坯消费之后，切n削加工之前削加工之前n 正火和退火：消除热加工时毛坯的内应力、正火和退火：消除热加工时毛坯的内应力、n细化晶粒、调整组织、改善切削加工性细化晶粒、调整组织、改善切削加工性n 调质：提高零件综合性能，为最终热处置调质：提高零件综合性能，为最终热处置n做组织上的预备做组织上的预备 最终热处置淬火+回火或化学热处置： 普通放在半精加工之后，磨削加工之前。热处置工艺对零件构造的要求
