金属表面处理工艺

金属表面处理技术简介

金属表面处理工艺

金属表面处理技术简介

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

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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

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①表面淬火用材料 ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。

含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。含碳量过高，心部韧性下降； ⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。

机床导轨

表面淬火齿轮

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②预备热处理⑴工艺： 对于结构钢为调质或正火。 前者性能高，用于要求高的重 要件，后者用于要求不高的普

通件。

回火索氏体

⑵目的: 为表面淬火作组织准备； 获得最终心部组织。索氏体

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③表面淬火后的回火 采用低温回火，温度不高于200℃。 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。 ④表面淬火+低温回火后的组织 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。

感应加热表面淬火

感应淬火机床

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⑤表面淬火常用加热方法 ⑴ 感应加热: 利用交变电流 在工件表面感应巨大涡流，

使工件表面迅速加热的方法。

感应加热 表面淬火 示意图

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感应加热分为： 高频感应加热 频 率 为 250-300KHz , 淬 硬层深度0.5-2mm

火传 感动 应轴 器连 续 淬

感应加热表面淬火齿轮的截面图

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中频感应加热 频 率 为 25008000Hz ,淬硬层深 度2-10mm。

各种感应器

中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴

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工频感应加热 频率为50Hz,淬硬层 深度10-15 mm

感应穿透加热

各种感应器

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⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加 热工件表面的方法。成本低，但质

量不易控制。

⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的 激光对工件表面进行加热的方法。 效率高，质量好。

火焰加热表面淬火

激光表面热处理

火焰加热表面淬火示意图

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二、化学表面热处理

化学热处理是将工件臵于特定介质中加热保温，使 介质中活性原子 渗入工件表层从

而改变工件表层化学成分和组织,

进而改变其性能的热处理工艺。

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与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元 共渗、渗其他元素等。渗 碳 回 火 炉

可控气氛渗碳炉

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常用的化学热处

理：渗碳、渗氮(俗称氮化)、碳氮共渗(俗称氰 化和软氮化)等。 渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷 化可以归为表面处理，不属于化学热处理。

化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基 本过程。

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①化学热处理的基本过程

⑴介质(渗剂)的分解: 分解的同 时释放出活性原子。 如：渗碳 CH4→2H2+[C] 氮化 2NH3→3H2+2[N] ⑵工件表面的吸收: 活性原子向 固溶体溶解或与钢中某些元素形

成化合物。

⑶原子向内部扩散。氮化扩散层

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②钢的渗碳是指向钢的表面渗入碳原子的过程。

⑴渗碳目的 提高工件表面硬度、耐 磨性及疲劳强度，同时

保持心部良好的韧性。

⑵渗碳用钢 为含0.1-0.25%C的低 碳钢。碳高则心部韧性 降低。

经 渗 碳 的 机 车 从 动 齿 轮