第8章-材料的表面改性

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1、第八章第八章 材料的表面改性材料的表面改性第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性 指通过对材料表面进行指通过对材料表面进行或或，改变材，改变材料表面的料表面的和和等等, , 以使表面获得所需特殊性能的系统工程。以使表面获得所需特殊性能的系统工程。第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性第第8 8章章 材料的表面改性材料的表面改性n8.1 8.1 钢的表面淬火钢的表面淬火n8.2 8.2 钢的化学热处理钢的化学热处理n8.3 8.3 表面涂敷技术表面涂敷技术8.1 8.1 钢的表面淬火钢的表面淬火n表面淬火表面淬火: : 指在不改变指在不改变

2、钢的化学成分及心部组织钢的化学成分及心部组织的情况下，利的情况下，利用用快速加热快速加热将将表层奥氏体化表层奥氏体化后进行后进行淬火淬火以强化零件以强化零件表面的热处理方法。表面的热处理方法。感应加热感应加热8.1 8.1 钢的表面淬火钢的表面淬火n表面淬火的目的：表面淬火的目的： 使工件表面获得高硬度和耐磨性，使工件表面获得高硬度和耐磨性，而心部仍保持足够的塑性和韧性。而心部仍保持足够的塑性和韧性。表硬里韧。表硬里韧。n适用于适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。8.1 8.1 钢的表面淬火钢的表面淬火n一、感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火n二、火焰加

3、热表面淬火二、火焰加热表面淬火n三、激光表面淬火三、激光表面淬火一、感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火n1 1 感应加热的原理感应加热的原理n2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点n4 4 感应加热表面淬火用钢及技术条件感应加热表面淬火用钢及技术条件1 1 感应加热的原理感应加热的原理感应加热感应加热表面淬火表面淬火示意图示意图f6005001 1 感应加热的原理感应加热的原理感应加热感应加热表面淬火表面淬火示意图示意图f600500一、感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火n1 1 感应加热的原理感应加热的原理n2 2 感应加热

4、的分类和应用感应加热的分类和应用n3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点n4 4 感应加热表面淬火用钢及技术条件感应加热表面淬火用钢及技术条件2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n2.1 2.1 高频感应加热表面淬火高频感应加热表面淬火n2.2 2.2 中频感应加热表面淬火中频感应加热表面淬火n2.3 2.3 工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火n2.4 2.4 超音频感应加热表面淬火超音频感应加热表面淬火2.1 2.1 高频感应加热表面淬火高频感应加热表面淬火n频率：频率：200200300 kHz300 kHzn淬透层深度：淬透层深度： 0.20.22.0 m

5、m2.0 mmn用途用途: :中小型零件中小型零件, ,如中小模数齿轮、直径较小型轴如中小模数齿轮、直径较小型轴传动轴连续淬传动轴连续淬火感应器火感应器感应加热表面淬火齿轮的截面图感应加热表面淬火齿轮的截面图2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n2.1 2.1 高频感应加热表面淬火高频感应加热表面淬火n2.2 2.2 中频感应加热表面淬火中频感应加热表面淬火n2.3 2.3 工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火n2.4 2.4 超音频感应加热表面淬火超音频感应加热表面淬火2.2 2.2 中频感应加热表面淬火中频感应加热表面淬火n频率：频率：250025008000 Hz8000

6、 Hzn淬透层深度：淬透层深度： 2 210 mm10 mmn用途：大中型零件用途：大中型零件, ,如大中模数齿轮、直径较大的轴如大中模数齿轮、直径较大的轴各种感应器各种感应器中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n2.1 2.1 高频感应加热表面淬火高频感应加热表面淬火n2.2 2.2 中频感应加热表面淬火中频感应加热表面淬火n2.3 2.3 工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火n2.4 2.4 超音频感应加热表面淬火超音频感应加热表面淬火2.3 2.3 工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火n频率：频率：50

7、Hz50 Hzn淬透层深度：淬透层深度： 101015 mm15 mm以上以上n用途：大型零件用途：大型零件, ,如直径大于如直径大于300mm300mm的轧辊及轴类零件的轧辊及轴类零件感应穿透加热感应穿透加热2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n2.1 2.1 高频感应加热表面淬火高频感应加热表面淬火n2.2 2.2 中频感应加热表面淬火中频感应加热表面淬火n2.3 2.3 工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火n2.4 2.4 超音频感应加热表面淬火超音频感应加热表面淬火2.4 2.4 超音频感应加热表面淬火超音频感应加热表面淬火n频率：频率： 202040 kHz40 kH

8、z（比声频（比声频20kHz20kHz高）高）n淬透层：淬透层： 深度比高频略深；淬透层沿零件轮廓均匀分深度比高频略深；淬透层沿零件轮廓均匀分布布n用途：用途： 中小型零件中小型零件 如齿轮、凸轮、花键轴、链轮等如齿轮、凸轮、花键轴、链轮等 一、感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火n1 1 感应加热的原理感应加热的原理n2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点n4 4 感应加热表面淬火用钢及技术条件感应加热表面淬火用钢及技术条件3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点(1) (1) 高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的

9、过热度（高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（A Ac c3 3以上以上80 80 150 )150 )进行的进行的, , 因此晶核多因此晶核多, , 且不易长大。且不易长大。(2) (2) 表面层淬得马氏体后表面层淬得马氏体后, , 由于体积膨胀在工件表面层造成由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力较大的残余压应力, , 显著提高工件的疲劳强度。显著提高工件的疲劳强度。(3) (3) 因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。(4) (4) 加热

10、温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。容易控制，便于实现机械化和自动化。 3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点一、感应加热表面淬火一、感应加热表面淬火n1 1 感应加热的原理感应加热的原理n2 2 感应加热的分类和应用感应加热的分类和应用n3 3 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点n4 4 感应加热表面淬火用钢及技术条件感应加热表面淬火用钢及技术条件表面淬火用材料表面淬火用材料 0.4 0.40.5%C 0.5%C 的中碳钢、中碳合金钢的中碳钢、中碳合金钢n 含碳量过低，则表面硬度

11、、耐磨性下降含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降n 含碳量过高含碳量过高, , 心部韧性下降心部韧性下降 球墨铸铁球墨铸铁 提高其表面耐磨性提高其表面耐磨性机床导轨机床导轨表面淬火齿轮表面淬火齿轮表面淬火零件的工艺路线：表面淬火零件的工艺路线： 下料下料锻造锻造粗加工粗加工精加工精加工精磨精磨成品成品对于结构钢为对于结构钢为或或 调质用于要求高的重要件，正火用于要求不高的普通件。调质用于要求高的重要件，正火用于要求不高的普通件。 为表面淬火作组织准备；为表面淬火作组织准备； 获得最终心部组织。获得最终心部组织。 下料下料锻造锻造粗加工粗加工精加工精加工精磨精磨成品成品n表面淬火后的回火表面淬火后