1、12-03 常用表面处理及热处理1. 表面处理和热处理方法a. 通过表面处理提高表面层硬度, 或在表面行成耐磨及耐蚀的合金或化合物, 不改变原有物质性质, 但用另一表面取代原有表面. b. 以下为三种常见的表面涂覆方法:1. 热喷涂 (熔射): 将喷涂材料熔融, 通过高速气流/火焰流/ 等离子焰流使其雾化, 喷射在基体表面上形成覆盖层. 涂层材料和基体材料非常广泛, 金属及其合金/塑料/ 陶瓷/及复合材料均可. 2. 电镀: 相当经济地给基体材料镀上多种金属. 镀层厚度易控制 , 基体材料不加热, 热变形小.3. 沉积法: 依靠有机金属化合物的分解, 环境与基体表面间热力学的势差或真空中蒸气凝
2、聚行成薄的覆盖层. 可以准确控制覆盖层的厚度和成分, 可以形成复合(多层)覆盖层. c. 根据热处理的温度要求分为 : 高温处理, 温度约 800C 以上 (淬火/ 正火)低温处理, 温度在 150C720C 之间 (回火/退火 )钢的热处理(表一)方 法 说 明 应 用退火 将零件加热临界温度保温一段时间后,缓慢冷却(一般采用炉冷) 用来消除零件内应力, 降低硬度便于加工, 细化晶粒, 改善组织, 增加韧性正火 将零件加热到临界点温度以上, 保温一段时间后用空气冷却, 速度比退火快 常用于低碳钢及中碳钢零件, 使其组织细化, 增加强度与韧性, 减少内应力, 改善切削性能淬火 将零件加热到临界
3、点温度以上, 保温一段时间后用盐水/水或油急速冷却下来 用来提高零件的硬度和强度极限, 但淬火时会引起内应力使钢变脆, 所以淬火后必须回火回火 将零件加热到临界点以下温度, 然后在空气或油中缓慢冷却下来 用来消除淬火后脆性和内应力, 提高钢的塑性和冲击韧性调质 淬火后高温回火 用来使零件获得高的韧性和足够的强度, 大多是比较重要零件经过调质处理表面淬火 在零件表面加热后急速冷却 使零件表层有高的硬度和耐磨性, 而心部保持原有的强度和韧性时效 零件加热一定温度时, 保持 10 小时以上时间, 随炉或空气中缓慢冷却 用来消除内应力, 稳定组织及尺寸常用淬火后最高硬度(表二)钢号 最高硬度 HRC
4、钢号 最高硬度 HRC 钢号 最高硬度 HRC25 HRB110(95) 60 57 (40) 40 Cr 50 (40)35 50 (40) 40Mn 50 (45) 40CrMnTi 53 (40)40 50 (45) 60Mn 55 (45) 35CrMo 50 (40)45 55 (45) 65Mn 55 (45) 42CrMo 55 (45)55 55 (45) 20Cr 40 (30) 40CrNi 55 (43)备注: 括号内数值为淬火后一般可达硬度22. 金属表面层热处理及应用 (硬度 / 耐磨)材 料 处理方法 处理温度 C特 点 备 注渗碳(表面淬火)800950随后淬火高
5、表面硬度与韧性的心部相结合渗碳是将碳扩散到基体的低碳钢中, 可固体渗碳或液体渗碳碳氮共渗720900随后淬火渗碳提高表面硬度, 氮化增加抗粘附能力 用盐浴或气体法把碳/氮扩散入表面气体/盐浴渗氮 500570 产生高的表面硬度及抗粘附能力 气体渗氮在含有氨气的炉内盐浴渗氮在氯化物或氯化物溶液内盐浴软渗氮 540600 改善耐磨及耐疲劳性能 盐浴处理, 加入碳及氮, 在熔液内通入空气, 加速氮化硫氰共渗 540600 抗粘附/耐磨/耐疲劳, 表面硫化层起固体润滑剂作用 在氰化的盐浴中使碳/氮及硫共渗入基体材料, 加速硫化低温电解渗硫 180200 硫化铁产生良好的抗粘附性, 处理温度低, 变形小
6、 经渗碳或淬硬后再在盐浴中渗硫钢铁磷化处理 40100 抗粘附, 有助于磨合, 表面多孔适宜存润滑油 用化学或电化学处理产生的无机盐转化薄膜铝合金 电解沉积 200 适宜与铬/镍/钼/钢配偶, 磨合好 电解沉积后作扩散处理铝 转化膜 耐磨/ 耐蚀3. 金属表面镀层处理 (耐蚀)名称 优 点 缺 点 厚 度镀锌1.在干燥空气中比较稳定, 不易变色2.腐蚀后生成氧化物或碳酸锌薄膜, 可防止锌继续氧化3.镀锌成本低, 加工方便, 效果良好1. 在酸/涧及硫化物中极易受腐蚀2. 不宜在摩擦件的镀层0.0070.010.010.020.020.05镀铬1.在潮湿/涧/硫化物及有机酸中非常稳定2.镀层附着
7、力强,硬度高 HV8001000,耐磨性好3.光反射性强(装饰美观)及耐热性较高 1.镀层硬/脆容易脱落,具有多孔性2.在钢铁件表面直接镀铬防腐是不合理的,应为多层(镀铜-镍- 铬)0.0010.0070.020.060.061.0镀铜1.具有较高导电性, 与基体结合牢固2 可做其它电镀底层,防止渗碳的保护层3.常用轴瓦上减少摩擦及作装饰用1.在空气中不太稳定易于氧化2.具有正电位,不能很好防护其它金属不被腐蚀0.010.030.020.2镀镍 1.稳定性好,不易变色,具有很好耐腐蚀性2 镀层硬度高,易于抛光,有较高光反射性,美观 1.具有多孔性2.价格比较贵,多采用铜锡合金代替0.010.02镀锡1.较高的化学稳定性,硫化物对锡不起作用,其化合物无毒2.焊接性很好0.010.02备注: 金属表面处理防腐蚀另有发黑处理.
