汽車零件的表面強(qiáng)化工藝課件

汽車制造工藝第八章零件的表面強(qiáng)化工藝汽車制造工藝第八章零件的表面強(qiáng)化工藝主要內(nèi)容第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理第二節(jié)化學(xué)處理第三節(jié)表面淬火處理第四節(jié)激光熱處理技術(shù)第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介主要內(nèi)容第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理表面機(jī)械強(qiáng)化處理是利用機(jī)械能使工件表面產(chǎn)生塑性變形，引起表面形變強(qiáng)化的方法，亦稱為表面形變強(qiáng)化。有噴丸、噴砂、滾壓和孔擠壓等工藝。腐蝕、磨損、斷裂是機(jī)器零部件的三大失效模式，其中以斷裂失效帶來的災(zāi)難與損失最大。而斷裂失效中疲勞斷裂所占比例最高。汽車中的一些重要零部件，如彈簧、軸、齒輪、連桿、車輪等承受循環(huán)交變載荷，有時(shí)發(fā)生疲勞斷裂失效。而表面機(jī)械強(qiáng)化處理是提高機(jī)器零部件疲勞壽命最為有效的手段。第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理表面機(jī)械強(qiáng)化處理是利用機(jī)械能使第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理1.表面形變強(qiáng)化圖8-1噴丸形變硬化層結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布示意圖圖8-2噴丸強(qiáng)化后硬度分布第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理圖8一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理2.形成表面殘余應(yīng)力一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理2.形成表面殘余應(yīng)力一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理3.表面形貌變化工件疲勞斷裂大多從表面開始,疲勞源發(fā)生在工件表面。工件表面缺陷,如機(jī)械加工的刀痕、細(xì)裂紋及銹蝕有時(shí)就是裂紋源的滋生地。工件上存在倒角、凹槽等應(yīng)力集中的位置,有時(shí)也是疲勞斷裂開始的位置。表面強(qiáng)化可以消除或降低應(yīng)力集中,特別是滾壓和孔擠壓還能提高表面粗糙度,因而可以顯著提高工件疲勞強(qiáng)度,降低工件對(duì)缺陷的敏感性。一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理3.表面形貌變化第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理二、表面噴丸處理

表面噴丸處理，也稱噴丸強(qiáng)化，是將高速彈丸流噴射到零件表面，使表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強(qiáng)化層，強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸強(qiáng)化用的設(shè)備主要有兩種結(jié)構(gòu)形式:氣動(dòng)式與機(jī)械離心式。第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理二、表面噴丸處理1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)吸入式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)重力式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)直接加壓式氣動(dòng)噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸機(jī)械離心式拋丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸機(jī)械離心式拋丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸內(nèi)孔噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸內(nèi)孔噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸旋片(旋板)噴丸器1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸旋片(旋板)噴丸器1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸常用的彈丸可分為鑄鐵彈丸、鑄鋼彈丸、不銹鋼彈丸、鋼絲切割彈九、玻璃彈丸、陶瓷彈丸及其它非金屬彈丸等。目前已有多種合成材料和礦物性材料可供選用，應(yīng)用較多的是剛玉彈丸。噴丸介質(zhì)的力學(xué)性能指標(biāo)主要是沖擊韌度和硬度。由于噴丸時(shí)彈丸高速撞擊工件，彈丸必須具有較高的沖擊韌度，才能避免大量破碎。顯然。鋼丸的沖擊韌度高于鑄鐵丸，其中尤其以鋼絲切割丸最好。彈丸的硬度與噴丸強(qiáng)度密切相關(guān)，它直接影響到噴丸效果。一般應(yīng)在保證彈丸具有足夠沖擊韌度的條件下。盡量提高硬度。彈丸的大小相差也很大，可以從幾微米到幾毫米，應(yīng)根據(jù)噴丸目的和工藝條件，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用。1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸二、表面噴丸處理2.噴丸工藝噴丸后殘余壓應(yīng)力的蜂值和延續(xù)深度體現(xiàn)了噴丸的效應(yīng)。它與工件的材料和狀態(tài)。以及噴丸時(shí)的多個(gè)工藝參數(shù)有關(guān)。噴丸的工藝參數(shù)包括：彈丸特性、彈丸流的速度和流量、噴丸時(shí)間、彈丸流對(duì)受噴面的相對(duì)位置等。生產(chǎn)實(shí)際中并不單獨(dú)測(cè)量上述各個(gè)工藝參數(shù)，而是測(cè)定綜合性的噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率。目前各國(guó)均采用噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率來控制和檢驗(yàn)噴丸強(qiáng)化的質(zhì)量。二、表面噴丸處理2.噴丸工藝第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理三、表面噴砂處理1.噴砂原理及應(yīng)用范圍原理：噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到工件表面，由于磨料沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性。應(yīng)用范圍：1）工件涂鍍、工件粘接前處理2）鑄件、熱處理后工件的表面清理3）機(jī)加工件飛邊清理4）改善零件的力學(xué)性能5）光飾作用第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理三、表面噴砂處理三、表面噴砂處理2.噴砂機(jī)的分類1）吸入式干噴砂機(jī)一個(gè)完整的吸入式干噴砂機(jī)一般由六個(gè)系統(tǒng)組成，即結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、介質(zhì)動(dòng)力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。吸入式干噴砂機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過氣流的高速運(yùn)動(dòng)在噴槍內(nèi)形成的負(fù)壓，將磨料通過輸砂管。吸入噴槍并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面，達(dá)到預(yù)期的加工目。2）壓入式干噴砂機(jī)一個(gè)完整的壓入式干噴砂機(jī)工作單元一般由四個(gè)系統(tǒng)組成，即壓力罐、介質(zhì)動(dòng)力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。壓入式干噴砂機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過壓縮空氣在壓力罐內(nèi)建立的工作壓力，將磨料通過出砂閥。壓入輸砂管并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達(dá)到預(yù)期的加工目。三、表面噴砂處理2.噴砂機(jī)的分類第二節(jié)化學(xué)處理一、化學(xué)熱處理的基本原理1.分解分解是指滲劑中生成能滲入鋼表面的活性原子的化學(xué)反應(yīng)。它可能通過三種反應(yīng)生成:

分解反應(yīng) 如2NH3→2[N]+3H2

置換反應(yīng) 如SiCl4+2Fe→2FeCl2+[Si]

還原反應(yīng) 如2BF2→BF4+[B]化學(xué)反應(yīng)速度除取決于反應(yīng)物的本性外,還與溫度、壓力、濃度、催化劑有關(guān)。

第二節(jié)化學(xué)處理一、化學(xué)熱處理的基本原理一、化學(xué)熱處理的基本原理2.吸附吸附是活性原子(或離子)與金屬原子產(chǎn)生鍵合而進(jìn)入其表層的過程。固體表面的吸附作用，按其作用力性質(zhì)可分為物理吸附與化學(xué)吸附。物理吸附與化學(xué)吸附常常是相伴發(fā)生的,如金屬鎢吸附氧,既存在化學(xué)吸附的原子狀態(tài)氧,也存在物理吸附的分子狀態(tài)氧。表面吸附作用與催化作用是密切不可分的,吸附作用可能促進(jìn)分解過程。如用CO為氣體滲碳劑時(shí),CO分解生成活性碳原子,反應(yīng)式為:2CO→CO2+[C]Fe先吸附CO中C,使C與O原子間距離增大,減弱C與O原子間結(jié)合力,使這個(gè)O原子就很容易與CO反應(yīng)生成CO2。而[C]則被Fe吸附后,提高鋼表面的碳濃度,為碳向內(nèi)部擴(kuò)散提供了濃度梯度條件。由此可見,鋼表面吸附CO,對(duì)滲劑中CO的分解和碳原子的被吸附起著極其重要的作用。一、化學(xué)熱處理的基本原理2.吸附一、化學(xué)熱處理的基本原理3.擴(kuò)散

擴(kuò)散就是工件表面吸附的活性原子(或離子)后,其表面濃度提高,形成濃度梯度,創(chuàng)造了擴(kuò)散條件,使?jié)B入元素向其內(nèi)部遷移形成一定厚度擴(kuò)散層的過程。晶體結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響較大,碳在奧氏體中擴(kuò)散激活能比在鐵素體中要大,這與面心立方結(jié)構(gòu)奧氏體的致密度大有關(guān)。一、化學(xué)熱處理的基本原理3.擴(kuò)散第二節(jié)化學(xué)處理二、化學(xué)熱處理分類根據(jù)介質(zhì)的物理形態(tài)，可分為：固體法、液體法、氣體法、等離子法。

根據(jù)鋼鐵基體材料在進(jìn)行化學(xué)熱處理時(shí)的組織狀態(tài)，可分為奧氏體狀態(tài)滲碳碳氮共滲滲硼及硼鋁共滲、硼硅共滲、硼鋯共滲、硼碳復(fù)合滲、硼碳氮復(fù)合滲滲鉻及鉻鋁共滲、鉻硅共滲、鉻鈦共滲、鉻氮共滲滲鋁及鋁稀土共滲、鋁鎳共滲滲硅滲釩、滲鈮、滲鈦鐵素體狀態(tài)滲氮氮碳共滲氧氮共滲及氧氮碳共滲滲硫硫氮共滲及硫氮碳共滲滲鋅第二節(jié)化學(xué)處理二、化學(xué)熱處理分類奧氏體狀態(tài)滲碳鐵素體狀態(tài)常用化學(xué)熱處理方法及其作用處理方法滲入元素作用滲碳C提高工件的耐磨性、硬度及疲勞強(qiáng)度碳氮共滲C、N氮碳共滲提高工件的表面硬度、耐磨性、抗咬合能力及耐蝕性滲氮N滲硫S提高工件的減摩性及抗咬合能力硫氮S、N提高工件的耐磨性、減摩性及抗疲勞、抗咬合能力硫氮碳共滲S、N、C滲硼B(yǎng)提高工件的表面硬度、提高耐磨能力及紅硬性滲硅Si提高表面硬度，提高耐蝕、抗氧化能力滲鋅Zn提高工件抗大氣腐蝕能力滲鋁Al提高工件抗高溫氧化及含硫介質(zhì)中的腐蝕能力滲鉻Cr提高工件抗高溫氧化能力，提高耐磨及耐蝕性滲釩V提高工件表面硬度，提高耐磨及抗咬合能力硼鋁共滲B、Al提高工件耐磨、耐蝕及抗高溫氧化能力，表面脆性及抗剝落能力優(yōu)于滲硼鉻鋁共滲Cr、Al具有比單一滲鉻或滲鋁更優(yōu)的耐熱性能鉻鋁硅共滲Cr、Al、Si提高工件的高溫性能常用化學(xué)熱處理方法及其作用處理方法滲入元素作用滲碳C提高工二、化學(xué)熱處理分類1.滲碳滲碳是在增碳活性介質(zhì)中將低碳鋼或低碳合金鋼加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。其目的是增加工件表層的碳含量，獲得一定的碳濃度梯度。滲碳是最古老、應(yīng)用最廣泛的化學(xué)熱處理工藝。與其他化學(xué)熱處理一樣，滲碳處理包括碳原子的分解、吸收和擴(kuò)散三個(gè)基本過程。在滲碳溫度下滲碳劑將發(fā)生分解，產(chǎn)生活性高、滲入能力很強(qiáng)的活性碳原子［C］；活性碳原子在工件表面被吸收，形成固溶體或化合物；當(dāng)工件表面的碳濃度達(dá)到一定值后，碳原子從表面的高濃度區(qū)向里層的低濃度區(qū)擴(kuò)散。根據(jù)滲碳劑形態(tài)不同，滲碳工藝可分為固體滲碳、氣體滲碳及液體滲碳三種類型。二、化學(xué)熱處理分類1.滲碳1.滲碳（1）滲碳工藝滲碳的目的是在工件表面獲得一定的表面碳濃度、一定的碳濃度梯度及一定的滲層深度。選擇滲碳工藝的原則是如何以最快的速度，最經(jīng)濟(jì)的效果獲得合乎要求的滲碳層。1）滲碳溫度溫度是影響擴(kuò)散系數(shù)最突出的因素，增加溫度，可以急劇地提高擴(kuò)散系數(shù)。而且隨著溫度升高，碳在奧氏體中的溶解度增大。滲層隨著溫度升高而加深，碳濃度梯度也趨于平緩。但是，過高的溫度將縮短設(shè)備的使用壽命，增加工件的變形，奧氏體晶粒也易粗大。2）滲碳保溫時(shí)間在正常滲碳情況下，隨著滲碳時(shí)間的延長(zhǎng)，滲層濃度梯度變小，滲速降低。滲碳保溫時(shí)間主要取決于要求獲得的滲層厚度。3）碳勢(shì)的影響碳勢(shì)是表征含碳?xì)夥赵谝欢囟认屡c鋼件表面處于平衡時(shí)可使鋼表面達(dá)到的碳含量。介質(zhì)碳勢(shì)越高，滲碳速度越快，但滲層碳濃度梯度越陡。碳勢(shì)過高，還會(huì)在工件表面積碳。1.滲碳（1）滲碳工藝1.滲碳（2）滲碳前處理工藝工件滲碳前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)先熱處理，可提高滲碳處理的質(zhì)量，為滲碳處理做好組織準(zhǔn)備，可以根據(jù)相關(guān)手冊(cè)預(yù)備熱處理工藝。工件在進(jìn)入滲碳爐前應(yīng)清除表面污垢、鐵銹及油脂等。當(dāng)清洗尚不能保證表面質(zhì)量時(shí)，可采用噴砂處理。凡工件表面不允許滲碳的部位（如螺紋、軟花鍵軸孔等）應(yīng)進(jìn)行防滲處理。此外，還可采用預(yù)留加工量，滲碳緩冷后用機(jī)械加工方法切除滲層，或者用緊密固定的鋼套及軸環(huán)保護(hù)不欲滲碳的部位。1.滲碳（2）滲碳前處理工藝1.滲碳（3）氣體滲碳?xì)怏w滲碳工藝具有生產(chǎn)率高，操作方便，滲碳層容易控制以及滲碳后可以直接淬火等一系列優(yōu)點(diǎn)，是目前用得最多的滲碳方法。氣體滲碳是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種滲碳方法，它是在含碳的氣體介質(zhì)中通過調(diào)節(jié)氣體滲碳?xì)夥諄韺?shí)現(xiàn)滲碳的。根據(jù)所用滲碳?xì)怏w的產(chǎn)生方法及種類，可分為滴注式氣體滲碳、吸熱式氣氛滲碳和氮基氣氛滲碳。按設(shè)備類型不同又可以分井式爐氣體滲碳、密封箱式爐氣體滲碳及連續(xù)式爐氣體滲碳。1.滲碳（3）氣體滲碳（3）氣體滲碳1）滴注式氣體滲碳滴注式氣體滲碳一般是把含碳有機(jī)液體滴入或注入氣體滲碳爐爐罐內(nèi)，使之受熱裂解，產(chǎn)生滲碳?xì)夥?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)工件的滲碳。

（3）氣體滲碳1）滴注式氣體滲碳（3）氣體滲碳2）吸熱式氣氛滲碳以吸熱式氣氛為載氣，添加富化氣甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)等進(jìn)行滲碳過程稱為吸熱式氣氛滲碳。吸熱式氣氛是原料氣與空氣混合，在吸熱式發(fā)生器內(nèi)通過不完全燃燒，形成的滲碳能力較弱氣體。其主要成分為CO、H2、N2及微量H2O、CO2、CH4、O2等。原料氣一般用天然氣、甲烷或丙烷。3）氮基氣氛滲碳氮基氣氛滲碳是一種以純氮為載氣、添加碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氣體滲碳的工藝方法。直接在工作爐內(nèi)制取滲碳?xì)怏w。也有把這種碳?xì)浠铩⒌獨(dú)?、空氣等在爐中就地形成的氣氛稱為直接氣氛。使用這種氣氛可節(jié)省20%～25%的天然氣；在掃氣方面改用氮基氣氛可以節(jié)省保護(hù)氣氛的用量；另外，氮?dú)饽苁範(fàn)t子耐熱層具有更好的絕熱性能，可節(jié)約10%的加熱用的天然氣。因而滲碳能力弱的載氣已在一定程度上被氮和氮與甲醇的混合氣取代。而所需的碳則由添加的碳?xì)浠衔锾峁?。?）氣體滲碳2）吸熱式氣氛滲碳1.滲碳（4）固體滲碳固體滲碳是把裝有工件及固體滲碳劑的滲碳箱放在爐中加熱進(jìn)行，主要用于單件生產(chǎn)、局部滲碳或返修使用。它的缺點(diǎn)是由于固體滲碳劑導(dǎo)熱性較差，因而滲碳所需加熱時(shí)間較長(zhǎng)，且勞動(dòng)強(qiáng)度較大，表面碳濃度及滲碳層深度不易控制。固體滲碳劑應(yīng)具備活性高、強(qiáng)度高、體積收縮小、導(dǎo)熱性好、密度小、灰分和有害雜質(zhì)低、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好及材料來源充分等特性。固體滲碳劑由供碳劑（木炭、焦炭、骨炭)、催滲劑（堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽）、填充劑及枯結(jié)劑所組成。為了提高滲碳速度而引進(jìn)了快速加熱滲碳法、真空、離子束、流態(tài)層滲碳等先進(jìn)的工藝方法，它們均能提高滲碳速度和滲碳質(zhì)量。1.滲碳（4）固體滲碳1.滲碳（5）液體滲碳液體滲碳，也叫鹽浴滲碳，是將被處理的零件浸入鹽浴滲碳劑中，通過加熱使?jié)B碳劑分解出活性的碳原子來進(jìn)行滲碳。液體滲碳工藝操作簡(jiǎn)單，加熱速度快，滲碳速度快，滲碳時(shí)間短，靈活性大，并可直接淬火，適合處理小批量或局部滲碳的工件，但目前液體滲碳鹽浴多數(shù)有公害，工件表面易因殘鹽較難徹底清除而產(chǎn)生腐蝕。鹽浴滲碳之鹽浴由滲碳劑和中性鹽組成。前者主要起滲碳作用，后者起調(diào)整鹽浴密度、熔點(diǎn)和流動(dòng)性的作用。1.滲碳（5）液體滲碳1.滲碳（6）滲碳后的熱處理工件滲碳后，提供了表層高碳，心部低碳這樣一種含碳量的工件。為了得到合乎理想的性能，尚需進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼崽幚砉に囂攸c(diǎn)及應(yīng)用直接淬火在工件滲碳后，預(yù)冷到一定溫度，然后立即進(jìn)行淬火冷卻。適用干氣體滲碳或液體滲碳，特點(diǎn)是減少加熱、冷卻次數(shù)，簡(jiǎn)化操作，減少變形及氧化脫碳，由于滲碳時(shí)在較高的滲碳溫度停留較長(zhǎng)的時(shí)間，容易發(fā)生輿氏體晶粒長(zhǎng)大。直接淬火，雖經(jīng)預(yù)冷也不能改變奧氏體晶粒度，因而可能在淬火后機(jī)械性能降低一次加熱淬火滲碳后緩冷，再次加熱淬火。再次加熱淬火的溫度應(yīng)根據(jù)工件要求而定。一次加熱淬火的方法適用于固體滲碳。當(dāng)然，液體、氣體滲碳的工件，特別是本質(zhì)粗晶粒鋼，或滲碳后不能直接淬火的零件也可采用一次加熱淬火。兩次淬火在滲碳緩冷后進(jìn)行兩次加熱淬火。第一次淬火是細(xì)化心部組織，消除表面網(wǎng)狀碳化物。第二次淬火是細(xì)化滲碳層中馬氏體晶粒，獲得隱晶馬氏體、殘余奧氏體及均勻分布的細(xì)粒狀碳化物的滲層組織。特點(diǎn)：需要多次加熱，不僅生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，已發(fā)生氧化、脫碳及變形等缺陷。目前兩次淬火法在生產(chǎn)上很少應(yīng)用，僅對(duì)性能要求較高的零件才間或采用。1.滲碳（6）滲碳后的熱處理熱處理工藝特點(diǎn)及應(yīng)用直接淬火在二、化學(xué)熱處理分類2.滲氮滲氮是將工件放在含氮介質(zhì)中，加熱到480～600℃低溫，使氮原子滲入其表面，形成以氮化物為主的滲層，也稱為氮化。（1）滲氮的特點(diǎn)及工藝過程滲氮可以獲得比滲碳更高的表面硬度和耐磨性，滲氮后的表面硬度可以高達(dá)HV950～1200(相當(dāng)于HRC65～72），無需再進(jìn)行熱處理，而且到600℃仍可維持相當(dāng)高的硬度。滲氮還可獲得比滲碳更高的彎曲疲勞被度。此外，由于滲氮溫度較低（500～570℃之間），故變形很小，滲氮也可以提高工件的抗腐蝕性能。目前除了鋼以外，其它如鈦、鉬等難熔金屬及其合金也廣泛地采用滲氮。但是滲氮工藝過程較長(zhǎng)，勞動(dòng)條件差，滲層也較薄，不能承受太大的接觸應(yīng)力。二、化學(xué)熱處理分類2.滲氮2.滲氮（2）滲氮工藝參數(shù)控制一般控制滲氮的工藝參數(shù)是加熱溫度、保溫時(shí)間及不同加熱、保溫階段的罐內(nèi)氨分解率。滲氮溫度常在480℃～560℃范圍內(nèi)選擇。隨著滲氮溫度的提高，滲層深度增加，而硬度卻顯著降低。滲氮時(shí)間滲氮層隨時(shí)間延長(zhǎng)而增厚，呈拋物線規(guī)律，隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，硬度下降。滲氮時(shí)間根據(jù)鋼材成分、滲氮溫度與層深要求而定。氨分解率對(duì)于一定的工藝溫度，氨分解率在一個(gè)比較適宜的范圍降低時(shí)，滲氮層深度及硬度也隨之下降，超過一定界限，就會(huì)很快下降。氨分解率的控制是通過調(diào)整氨的流量及爐內(nèi)壓力來實(shí)現(xiàn)的。2.滲氮（2）滲氮工藝參數(shù)控制2.滲氮（3）滲氮工藝方法根據(jù)使用介質(zhì)的不同，滲氮工藝可以分成固體滲氮、液體滲氮和氣體滲氮三種。由于氣體滲氮法遠(yuǎn)優(yōu)于另外兩種，因而氣體滲氮法在工業(yè)生產(chǎn)中使用最多。2.滲氮（3）滲氮工藝方法氣體滲氮基本裝置1-氨瓶2-干燥箱3-氨壓力表4-流量計(jì)5-進(jìn)氣管6-熱電偶7-滲氮罐

8-氨分解測(cè)定計(jì)

9-U形壓力計(jì)10-泡泡瓶氣體滲氮基本裝置1-氨瓶2-干燥箱二、化學(xué)熱處理分類3.碳氮共滲碳氮共滲是在一定溫度下，同時(shí)將碳、氮滲入工件表面奧氏體中，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。碳氮共滲層比滲碳有更高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性；比滲氮有較高的抗壓強(qiáng)度和較低的表面脆性。而且生產(chǎn)周期短，滲速快，所用材料廣泛。二、化學(xué)熱處理分類3.碳氮共滲3.碳氮共滲（1）碳氮共滲分類及特點(diǎn)分類：按所使用介質(zhì)的不同可分為固體碳氮共滲、液體碳氮共滲和氣體碳氮共滲。其中氣體碳氮共滲表面質(zhì)量容易控制，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，應(yīng)用廣泛。按滲層深度分類，可分為薄層碳氮共滲、碳氮共滲和深層碳氮共滲。按共滲溫度分類，可分為低溫碳氮共滲、中溫碳氮共滲和高溫碳氮共滲。特點(diǎn)：碳氮共滲溫度低，共滲后奧氏體晶粒不致長(zhǎng)大，可以直接淬火，而且變形??；由于氮的滲入，提高了滲層中的碳濃度；共滲層的淬火組織，一般是由細(xì)針狀(或隱晶)馬氏體、適量碳氮化合物及殘余奧氏體組成；具有高耐磨性；碳氮共滲的滲層較薄，在0.25～0.6mm范圍。3.碳氮共滲（1）碳氮共滲分類及特點(diǎn)3.碳氮共滲（2）碳氮共滲后的熱處理碳氮共滲因溫度較低，一般不會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，故在共滲后大都可以進(jìn)行直接淬火，使得滲層轉(zhuǎn)變?yōu)楹?、氮的馬氏體，心部為馬氏體、貝氏體或珠光體組織，通過低溫回火，適當(dāng)提高鋼的韌性。3.碳氮共滲（2）碳氮共滲后的熱處理3.碳氮共滲（3）氣體碳氮共滲氣體碳氮共滲與氣體滲碳差不多，僅需將滲碳設(shè)備略加改裝，增添供氨系統(tǒng)即可。對(duì)碳氮共滲介質(zhì)的基本要求：碳氮共滲介質(zhì)在加熱時(shí)應(yīng)能同時(shí)產(chǎn)生碳、氮活性原子，碳、氮含量成一定比例共滲溫度的選擇應(yīng)同時(shí)考慮工藝性和工件的使用性能，如共滲速度、工件變形、滲層組織及性能等。溫度愈高，為達(dá)到一定厚度滲層所需時(shí)間愈短，但工件變形增大，而且滲層中氮含量急劇下降。溫度過低，不僅滲速減慢，而且在滲層表面易形成脆性的高氮化合物，心部組織淬火后硬度較低，性能變差。共滲溫度一經(jīng)確定，則保溫時(shí)間主要取決于滲層深度要求，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，滲層內(nèi)碳、氮濃度梯度變得較為平緩，有利于提高工件表面的承載能力。但時(shí)間過長(zhǎng)，易使表面碳、氮濃度過高，引起表面脆性或淬火后殘余奧氏體過多。如出現(xiàn)這種情況，應(yīng)該降低共滲后期的滲劑供應(yīng)量，或適當(dāng)提高處理溫度。3.碳氮共滲（3）氣體碳氮共滲第三節(jié)表面淬火處理利用快速加熱將鋼件表面加熱到其共析溫度以上轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后快冷，形成馬氏體組織的硬化層，而心部仍保持其原始組織———珠光體、索氏體，硬化層與基體之間一般都存在有不完全淬火的過渡層，這種工藝常稱為表面淬火。表面淬火方法很多，根據(jù)加熱時(shí)所用的功率密度大小可分為：較高能率密度加熱和高能率密度加熱。根據(jù)加熱方法的不同可分為：感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱等。根據(jù)加熱的能量來源的不同又可分為：內(nèi)熱源加熱和外熱源加熱。表面淬火極大地提高了生產(chǎn)率，節(jié)省能源，所以是發(fā)展相當(dāng)迅速的熱處理工藝。原始組織對(duì)快速加熱固態(tài)相變影響很大。原始組織細(xì)、均勻時(shí)，可在較低溫度和較短的保溫時(shí)間內(nèi)完成組織轉(zhuǎn)變，淬火后得到細(xì)的或隱晶馬氏體，硬度高，疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好。為此，表面淬火前一般需要進(jìn)行預(yù)處理，中碳結(jié)構(gòu)鋼常采調(diào)質(zhì)或正火處理。第三節(jié)表面淬火處理利用快速加熱將鋼件表面加熱到其共析溫度第三節(jié)表面淬火處理一、感應(yīng)淬火1.特點(diǎn)熱能集中工件表面層，加熱速度快，生產(chǎn)率高；加熱時(shí)間短，沒有保溫時(shí)間，表面氧化、脫碳輕微，表面局部加熱，使淬火變形??；表面硬度高，耐磨性好；因馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)體積膨脹，使工件表層存在壓應(yīng)力，從而提高了疲勞極限；淬火時(shí)工件內(nèi)部未被加熱，故淬火變形?。桓袘?yīng)加熱淬火設(shè)備可安置在生產(chǎn)線上，進(jìn)行程序自動(dòng)控制；設(shè)備昂貴，維修調(diào)整技術(shù)要求高，不適宜單件及小批量生產(chǎn)。第三節(jié)表面淬火處理一、感應(yīng)淬火第三節(jié)表面淬火處理2.感應(yīng)淬火工藝淬火后的回火

（低溫回火

）獲得的組織與性能

（馬氏體，高疲勞強(qiáng)度、低疲勞缺口敏感性

）感應(yīng)淬火（同時(shí)加熱或連續(xù)加熱）淬火冷卻（噴液冷卻或浸液冷卻

）第三節(jié)表面淬火處理2.感應(yīng)淬火工藝淬火后的回火獲得的第三節(jié)表面淬火處理二、火焰淬火火焰淬火是外熱源加熱淬火的一種，其特點(diǎn)：①操作方便，成本較低，靈活較大，對(duì)單件、小批量生產(chǎn)的異形大型件及淬火面積大的工件等較為適用；②加熱的功率密度不太大，淬硬層較深，可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，一般為2～8mm，加熱速度較快，過渡層的硬度梯度較為平緩；③影響工件質(zhì)量的工藝因素較多，工件表面容易過熱，淬硬層深度不易控制。第三節(jié)表面淬火處理二、火焰淬火二、火焰淬火二、火焰淬火第四節(jié)激光熱處理技術(shù)激光表面處理技術(shù)主要利用激光的高輻射亮度、高方向性和高單色性三大特點(diǎn)。當(dāng)激光作用在金屬表面時(shí)，可以顯著改善其表面性能。如可提高金屬表面硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性和耐高溫等性能，從而大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，成倍地延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命和降低成本，可以取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。激光表面處理設(shè)備由激光器、功率計(jì)、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)、工作臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)、軟件編程系統(tǒng)等部件組成。激光表面處理工藝包含激光相變硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化和激光沖擊硬化等。共同理論基礎(chǔ)是激光與材料相互作用的規(guī)律。區(qū)別在于作用在材料表面的激光功率密度、冷卻速度不同。第四節(jié)激光熱處理技術(shù)激光表面處理技術(shù)主要利用激光的高輻射第四節(jié)激光熱處理技術(shù)一、激光表面處理設(shè)備激光器工作物質(zhì)、激勵(lì)源和諧振器三者結(jié)合在一起稱為激光器。外圍裝置外圍裝置主要包括光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。第四節(jié)激光熱處理技術(shù)一、激光表面處理設(shè)備第四節(jié)激光熱處理技術(shù)二、激光表面處理工藝1.激光表面相變硬化激光相變硬化是在固態(tài)下經(jīng)受激光輻照，其表層被迅速加熱到奧氏體溫度以上，并在激光停止輻射后快速自淬火得到馬氏體組織的一種工藝方法，所以又叫激光淬火，適用的材料為珠光體灰鑄鐵、鐵素體灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼和馬氏體型不銹鋼等。此外，還對(duì)鋁合金等進(jìn)行了成功的研究和應(yīng)用。激光相變硬化的主要目的是在工件表面有選擇性地局部產(chǎn)生硬化帶以提高耐磨性，還可以通過在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力來提高疲勞強(qiáng)度。激光相變工藝的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，強(qiáng)化后工件表面光滑，變形小，基本上不需經(jīng)過加工即能直接裝配使用。硬化層具有很高的硬度，一般不回火即能應(yīng)用。它特別適合于形狀復(fù)雜、體積大、精加工后不易采用其他方法強(qiáng)化的工件。2.激光表面熔凝處理激光熔凝處理又稱上釉，是利用能量密度很高的激光束在金屬表面連續(xù)掃描，使之迅速形成一層非常薄的熔化層，并且利用基體的吸熱作用使熔池中的金屬液以106～108K/S的速度冷卻、凝固，從而使金屬表面產(chǎn)生特殊的微觀組織結(jié)構(gòu)的一種表面改性方法。激光熔凝主要對(duì)以下三方面材料處理：鑄鐵、工具鋼和某些能形成非晶態(tài)的材料。前兩種材料通過處理以提高硬度，后者具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。根據(jù)被處理的材料和工藝參數(shù)不同，激光熔凝處理后得到的組織有非晶組織、固溶度增大的固溶體、超細(xì)共晶組織和細(xì)樹枝晶組織。第四節(jié)激光熱處理技術(shù)二、激光表面處理工藝二、激光表面處理工藝3.激光表面合金化激光合金化是一種既改變表層的物理狀態(tài)，又改變其化學(xué)成分的激光表面處理技術(shù)。它是用激光束將金屬表面和外加合金元素一起熔化、混合后，迅速凝固在金屬表面獲得物理狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分不同的新的合金層，從而提高表層的耐磨性、耐蝕性和高溫抗氧化性等。激光合金化組織結(jié)構(gòu)的主要特征與激光熔凝處理有相似之處，合金化區(qū)域具有細(xì)密的組織，成分近于均勻。激光表面合金化所采用的工藝形式有預(yù)置法、硬質(zhì)粒子噴射法和氣相合金化法。4.激光表面熔覆激光表面熔覆是使一種合金熔覆在基體材料表面，要求基體對(duì)表層合金的稀釋度為最小。通常將硬度高、良好抗磨、抗熱、抗腐蝕和抗疲勞性能的材料選擇用作覆層材料。激光表面熔覆工藝有預(yù)置法和氣動(dòng)噴注法。5.激光沖擊硬化激光沖擊硬化是用功率密度很高的激光束，在極短的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)照射金屬表面使其很快氣化，在表面原子逸出期間產(chǎn)生動(dòng)量脈沖而形成沖擊波，或應(yīng)力波作用于金屬表面使表層材料顯微組織中的位錯(cuò)密度增加，形成類似于受到爆炸沖擊或高能快速平面沖擊后產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)，從而提高合金的強(qiáng)度、硬度和疲勞極限。二、激光表面處理工藝3.激光表面合金化第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介一、退火處理退火是將鋼件加熱到高于或低于鋼的相變點(diǎn)適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間。隨后在爐中或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理工藝。1．退火的目的（1）降低鋼件硬度，便于切削加工。（2）消除殘余應(yīng)力，防止變形和開裂。（3）消除缺陷，改善組織，細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能。（4）消除前一道工序（鑄造、鍛造、冷加工等）所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，為下一道工序最終熱處理（淬火回火）做好組織準(zhǔn)備。（5）消除冷作硬化，提高塑性以利于繼續(xù)冷加工。此外，退火還可以消除鑄造偏析。第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介一、退火處理一、退火處理2.退火工藝退火工藝是將鋼件隨爐緩慢加熱到Acl以下100～200℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻至200℃再出爐空冷的一種熱處理工藝。退火一般在稍高于再結(jié)晶溫度下進(jìn)行，鋼鐵材料一般在550～650℃，熱模具鋼及高合金鋼可適當(dāng)升高到650～750℃。退火時(shí)間與退火溫度有關(guān)，研究表明，在450℃退火只有50%應(yīng)力得到消除，而要使內(nèi)應(yīng)力完全消除，在600℃需15h，在650℃只需1h。為了不致使去應(yīng)力退火后冷卻時(shí)再發(fā)生附加殘留應(yīng)力。應(yīng)緩冷到500℃以下出爐空冷。大截面工件需緩冷到300℃以下出爐空冷。一、退火處理2.退火工藝第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介二、回火回火是把馬氏體組織的淬火鋼重新加熱到Ac1以下一定的溫度，經(jīng)適當(dāng)?shù)谋睾罄鋮s的熱處理過程。（1）回火的目的獲得工件所要求的力學(xué)性能穩(wěn)定工件尺寸降低脆性第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介二、回火二、回火2.回火種類與應(yīng)用種類工藝獲得的組織作用應(yīng)用低溫回火150℃～250℃回火馬氏體硬度可達(dá)HRC55～62，使工件保持高的硬度和耐磨性各類高碳鋼的刀具、模具、量具和滾動(dòng)軸承等。中溫回火350℃～500℃極細(xì)的滲碳體與鐵素體的混合物硬度可達(dá)HRC35～45，有較高的彈性和屈服強(qiáng)度各種彈簧以及強(qiáng)度要求較高的零件，如刀桿、軸套等。高溫回火500℃～650℃細(xì)粒滲碳體與鐵素體的混合物硬度可達(dá)HRC23～35，并具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度與較高的塑性、韌性相配合的綜合機(jī)械性能受力情況復(fù)雜的重要零件，如各種軸類、齒輪、連桿等時(shí)效處理低溫（100～150℃）長(zhǎng)時(shí)間（10～50h）保溫保持淬火后的硬度及尺寸的穩(wěn)定性某些精密的工件二、回火2.回火種類與應(yīng)用種類工藝獲得的組織作用應(yīng)用低溫第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介三、調(diào)質(zhì)

為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體?；鼗鹚魇象w是馬氏體于回火時(shí)形成的，在在光學(xué)金相顯微鏡下放大500~600倍以上才能分辨出來，其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的復(fù)合組織。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵素體與粒狀碳化物的混合物。此時(shí)的鐵素體已基本無碳的過飽和度，碳化物也為穩(wěn)定型碳化物，常溫下是一種平衡組織。調(diào)質(zhì)淬火時(shí)，要求工件整個(gè)截面淬透，使工件得到以細(xì)針狀淬火馬氏體為主的顯微組織。通過高溫回火，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織。小型工廠不可能每爐搞金相分析，一般只作硬度測(cè)試，這就是說，淬火后的硬度必須達(dá)到該材料的淬火硬度，回火后硬度按圖要求來檢查。第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介三、調(diào)質(zhì)人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，汽車零件的表面強(qiáng)化工藝課件汽車制造工藝第八章零件的表面強(qiáng)化工藝汽車制造工藝第八章零件的表面強(qiáng)化工藝主要內(nèi)容第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理第二節(jié)化學(xué)處理第三節(jié)表面淬火處理第四節(jié)激光熱處理技術(shù)第五節(jié)其他熱處理工藝簡(jiǎn)介主要內(nèi)容第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理表面機(jī)械強(qiáng)化處理是利用機(jī)械能使工件表面產(chǎn)生塑性變形，引起表面形變強(qiáng)化的方法，亦稱為表面形變強(qiáng)化。有噴丸、噴砂、滾壓和孔擠壓等工藝。腐蝕、磨損、斷裂是機(jī)器零部件的三大失效模式，其中以斷裂失效帶來的災(zāi)難與損失最大。而斷裂失效中疲勞斷裂所占比例最高。汽車中的一些重要零部件，如彈簧、軸、齒輪、連桿、車輪等承受循環(huán)交變載荷，有時(shí)發(fā)生疲勞斷裂失效。而表面機(jī)械強(qiáng)化處理是提高機(jī)器零部件疲勞壽命最為有效的手段。第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理表面機(jī)械強(qiáng)化處理是利用機(jī)械能使第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理1.表面形變強(qiáng)化圖8-1噴丸形變硬化層結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布示意圖圖8-2噴丸強(qiáng)化后硬度分布第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理圖8一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理2.形成表面殘余應(yīng)力一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理2.形成表面殘余應(yīng)力一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理3.表面形貌變化工件疲勞斷裂大多從表面開始,疲勞源發(fā)生在工件表面。工件表面缺陷,如機(jī)械加工的刀痕、細(xì)裂紋及銹蝕有時(shí)就是裂紋源的滋生地。工件上存在倒角、凹槽等應(yīng)力集中的位置,有時(shí)也是疲勞斷裂開始的位置。表面強(qiáng)化可以消除或降低應(yīng)力集中,特別是滾壓和孔擠壓還能提高表面粗糙度,因而可以顯著提高工件疲勞強(qiáng)度,降低工件對(duì)缺陷的敏感性。一、機(jī)械表面處理的強(qiáng)化原理3.表面形貌變化第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理二、表面噴丸處理

表面噴丸處理，也稱噴丸強(qiáng)化，是將高速彈丸流噴射到零件表面，使表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強(qiáng)化層，強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸強(qiáng)化用的設(shè)備主要有兩種結(jié)構(gòu)形式:氣動(dòng)式與機(jī)械離心式。第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理二、表面噴丸處理1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)吸入式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)重力式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)直接加壓式氣動(dòng)噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸氣動(dòng)式噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸機(jī)械離心式拋丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸機(jī)械離心式拋丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸內(nèi)孔噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸內(nèi)孔噴丸機(jī)1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸旋片(旋板)噴丸器1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸旋片(旋板)噴丸器1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸常用的彈丸可分為鑄鐵彈丸、鑄鋼彈丸、不銹鋼彈丸、鋼絲切割彈九、玻璃彈丸、陶瓷彈丸及其它非金屬彈丸等。目前已有多種合成材料和礦物性材料可供選用，應(yīng)用較多的是剛玉彈丸。噴丸介質(zhì)的力學(xué)性能指標(biāo)主要是沖擊韌度和硬度。由于噴丸時(shí)彈丸高速撞擊工件，彈丸必須具有較高的沖擊韌度，才能避免大量破碎。顯然。鋼丸的沖擊韌度高于鑄鐵丸，其中尤其以鋼絲切割丸最好。彈丸的硬度與噴丸強(qiáng)度密切相關(guān)，它直接影響到噴丸效果。一般應(yīng)在保證彈丸具有足夠沖擊韌度的條件下。盡量提高硬度。彈丸的大小相差也很大，可以從幾微米到幾毫米，應(yīng)根據(jù)噴丸目的和工藝條件，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用。1.噴丸強(qiáng)化設(shè)備及彈丸噴丸二、表面噴丸處理2.噴丸工藝噴丸后殘余壓應(yīng)力的蜂值和延續(xù)深度體現(xiàn)了噴丸的效應(yīng)。它與工件的材料和狀態(tài)。以及噴丸時(shí)的多個(gè)工藝參數(shù)有關(guān)。噴丸的工藝參數(shù)包括：彈丸特性、彈丸流的速度和流量、噴丸時(shí)間、彈丸流對(duì)受噴面的相對(duì)位置等。生產(chǎn)實(shí)際中并不單獨(dú)測(cè)量上述各個(gè)工藝參數(shù)，而是測(cè)定綜合性的噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率。目前各國(guó)均采用噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率來控制和檢驗(yàn)噴丸強(qiáng)化的質(zhì)量。二、表面噴丸處理2.噴丸工藝第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理三、表面噴砂處理1.噴砂原理及應(yīng)用范圍原理：噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到工件表面，由于磨料沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性。應(yīng)用范圍：1）工件涂鍍、工件粘接前處理2）鑄件、熱處理后工件的表面清理3）機(jī)加工件飛邊清理4）改善零件的力學(xué)性能5）光飾作用第一節(jié)零件表面機(jī)械強(qiáng)化處理三、表面噴砂處理三、表面噴砂處理2.噴砂機(jī)的分類1）吸入式干噴砂機(jī)一個(gè)完整的吸入式干噴砂機(jī)一般由六個(gè)系統(tǒng)組成，即結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、介質(zhì)動(dòng)力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。吸入式干噴砂機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過氣流的高速運(yùn)動(dòng)在噴槍內(nèi)形成的負(fù)壓，將磨料通過輸砂管。吸入噴槍并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面，達(dá)到預(yù)期的加工目。2）壓入式干噴砂機(jī)一個(gè)完整的壓入式干噴砂機(jī)工作單元一般由四個(gè)系統(tǒng)組成，即壓力罐、介質(zhì)動(dòng)力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。壓入式干噴砂機(jī)是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過壓縮空氣在壓力罐內(nèi)建立的工作壓力，將磨料通過出砂閥。壓入輸砂管并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達(dá)到預(yù)期的加工目。三、表面噴砂處理2.噴砂機(jī)的分類第二節(jié)化學(xué)處理一、化學(xué)熱處理的基本原理1.分解分解是指滲劑中生成能滲入鋼表面的活性原子的化學(xué)反應(yīng)。它可能通過三種反應(yīng)生成:

分解反應(yīng) 如2NH3→2[N]+3H2

置換反應(yīng) 如SiCl4+2Fe→2FeCl2+[Si]

還原反應(yīng) 如2BF2→BF4+[B]化學(xué)反應(yīng)速度除取決于反應(yīng)物的本性外,還與溫度、壓力、濃度、催化劑有關(guān)。

第二節(jié)化學(xué)處理一、化學(xué)熱處理的基本原理一、化學(xué)熱處理的基本原理2.吸附吸附是活性原子(或離子)與金屬原子產(chǎn)生鍵合而進(jìn)入其表層的過程。固體表面的吸附作用，按其作用力性質(zhì)可分為物理吸附與化學(xué)吸附。物理吸附與化學(xué)吸附常常是相伴發(fā)生的,如金屬鎢吸附氧,既存在化學(xué)吸附的原子狀態(tài)氧,也存在物理吸附的分子狀態(tài)氧。表面吸附作用與催化作用是密切不可分的,吸附作用可能促進(jìn)分解過程。如用CO為氣體滲碳劑時(shí),CO分解生成活性碳原子,反應(yīng)式為:2CO→CO2+[C]Fe先吸附CO中C,使C與O原子間距離增大,減弱C與O原子間結(jié)合力,使這個(gè)O原子就很容易與CO反應(yīng)生成CO2。而[C]則被Fe吸附后,提高鋼表面的碳濃度,為碳向內(nèi)部擴(kuò)散提供了濃度梯度條件。由此可見,鋼表面吸附CO,對(duì)滲劑中CO的分解和碳原子的被吸附起著極其重要的作用。一、化學(xué)熱處理的基本原理2.吸附一、化學(xué)熱處理的基本原理3.擴(kuò)散

擴(kuò)散就是工件表面吸附的活性原子(或離子)后,其表面濃度提高,形成濃度梯度,創(chuàng)造了擴(kuò)散條件,使?jié)B入元素向其內(nèi)部遷移形成一定厚度擴(kuò)散層的過程。晶體結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響較大,碳在奧氏體中擴(kuò)散激活能比在鐵素體中要大,這與面心立方結(jié)構(gòu)奧氏體的致密度大有關(guān)。一、化學(xué)熱處理的基本原理3.擴(kuò)散第二節(jié)化學(xué)處理二、化學(xué)熱處理分類根據(jù)介質(zhì)的物理形態(tài)，可分為：固體法、液體法、氣體法、等離子法。

根據(jù)鋼鐵基體材料在進(jìn)行化學(xué)熱處理時(shí)的組織狀態(tài)，可分為奧氏體狀態(tài)滲碳碳氮共滲滲硼及硼鋁共滲、硼硅共滲、硼鋯共滲、硼碳復(fù)合滲、硼碳氮復(fù)合滲滲鉻及鉻鋁共滲、鉻硅共滲、鉻鈦共滲、鉻氮共滲滲鋁及鋁稀土共滲、鋁鎳共滲滲硅滲釩、滲鈮、滲鈦鐵素體狀態(tài)滲氮氮碳共滲氧氮共滲及氧氮碳共滲滲硫硫氮共滲及硫氮碳共滲滲鋅第二節(jié)化學(xué)處理二、化學(xué)熱處理分類奧氏體狀態(tài)滲碳鐵素體狀態(tài)常用化學(xué)熱處理方法及其作用處理方法滲入元素作用滲碳C提高工件的耐磨性、硬度及疲勞強(qiáng)度碳氮共滲C、N氮碳共滲提高工件的表面硬度、耐磨性、抗咬合能力及耐蝕性滲氮N滲硫S提高工件的減摩性及抗咬合能力硫氮S、N提高工件的耐磨性、減摩性及抗疲勞、抗咬合能力硫氮碳共滲S、N、C滲硼B(yǎng)提高工件的表面硬度、提高耐磨能力及紅硬性滲硅Si提高表面硬度，提高耐蝕、抗氧化能力滲鋅Zn提高工件抗大氣腐蝕能力滲鋁Al提高工件抗高溫氧化及含硫介質(zhì)中的腐蝕能力滲鉻Cr提高工件抗高溫氧化能力，提高耐磨及耐蝕性滲釩V提高工件表面硬度，提高耐磨及抗咬合能力硼鋁共滲B、Al提高工件耐磨、耐蝕及抗高溫氧化能力，表面脆性及抗剝落能力優(yōu)于滲硼鉻鋁共滲Cr、Al具有比單一滲鉻或滲鋁更優(yōu)的耐熱性能鉻鋁硅共滲Cr、Al、Si提高工件的高溫性能常用化學(xué)熱處理方法及其作用處理方法滲入元素作用滲碳C提高工二、化學(xué)熱處理分類1.滲碳滲碳是在增碳活性介質(zhì)中將低碳鋼或低碳合金鋼加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。其目的是增加工件表層的碳含量，獲得一定的碳濃度梯度。滲碳是最古老、應(yīng)用最廣泛的化學(xué)熱處理工藝。與其他化學(xué)熱處理一樣，滲碳處理包括碳原子的分解、吸收和擴(kuò)散三個(gè)基本過程。在滲碳溫度下滲碳劑將發(fā)生分解，產(chǎn)生活性高、滲入能力很強(qiáng)的活性碳原子［C］；活性碳原子在工件表面被吸收，形成固溶體或化合物；當(dāng)工件表面的碳濃度達(dá)到一定值后，碳原子從表面的高濃度區(qū)向里層的低濃度區(qū)擴(kuò)散。根據(jù)滲碳劑形態(tài)不同，滲碳工藝可分為固體滲碳、氣體滲碳及液體滲碳三種類型。二、化學(xué)熱處理分類1.滲碳1.滲碳（1）滲碳工藝滲碳的目的是在工件表面獲得一定的表面碳濃度、一定的碳濃度梯度及一定的滲層深度。選擇滲碳工藝的原則是如何以最快的速度，最經(jīng)濟(jì)的效果獲得合乎要求的滲碳層。1）滲碳溫度溫度是影響擴(kuò)散系數(shù)最突出的因素，增加溫度，可以急劇地提高擴(kuò)散系數(shù)。而且隨著溫度升高，碳在奧氏體中的溶解度增大。滲層隨著溫度升高而加深，碳濃度梯度也趨于平緩。但是，過高的溫度將縮短設(shè)備的使用壽命，增加工件的變形，奧氏體晶粒也易粗大。2）滲碳保溫時(shí)間在正常滲碳情況下，隨著滲碳時(shí)間的延長(zhǎng)，滲層濃度梯度變小，滲速降低。滲碳保溫時(shí)間主要取決于要求獲得的滲層厚度。3）碳勢(shì)的影響碳勢(shì)是表征含碳?xì)夥赵谝欢囟认屡c鋼件表面處于平衡時(shí)可使鋼表面達(dá)到的碳含量。介質(zhì)碳勢(shì)越高，滲碳速度越快，但滲層碳濃度梯度越陡。碳勢(shì)過高，還會(huì)在工件表面積碳。1.滲碳（1）滲碳工藝1.滲碳（2）滲碳前處理工藝工件滲碳前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)先熱處理，可提高滲碳處理的質(zhì)量，為滲碳處理做好組織準(zhǔn)備，可以根據(jù)相關(guān)手冊(cè)預(yù)備熱處理工藝。工件在進(jìn)入滲碳爐前應(yīng)清除表面污垢、鐵銹及油脂等。當(dāng)清洗尚不能保證表面質(zhì)量時(shí)，可采用噴砂處理。凡工件表面不允許滲碳的部位（如螺紋、軟花鍵軸孔等）應(yīng)進(jìn)行防滲處理。此外，還可采用預(yù)留加工量，滲碳緩冷后用機(jī)械加工方法切除滲層，或者用緊密固定的鋼套及軸環(huán)保護(hù)不欲滲碳的部位。1.滲碳（2）滲碳前處理工藝1.滲碳（3）氣體滲碳?xì)怏w滲碳工藝具有生產(chǎn)率高，操作方便，滲碳層容易控制以及滲碳后可以直接淬火等一系列優(yōu)點(diǎn)，是目前用得最多的滲碳方法。氣體滲碳是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種滲碳方法，它是在含碳的氣體介質(zhì)中通過調(diào)節(jié)氣體滲碳?xì)夥諄韺?shí)現(xiàn)滲碳的。根據(jù)所用滲碳?xì)怏w的產(chǎn)生方法及種類，可分為滴注式氣體滲碳、吸熱式氣氛滲碳和氮基氣氛滲碳。按設(shè)備類型不同又可以分井式爐氣體滲碳、密封箱式爐氣體滲碳及連續(xù)式爐氣體滲碳。1.滲碳（3）氣體滲碳（3）氣體滲碳1）滴注式氣體滲碳滴注式氣體滲碳一般是把含碳有機(jī)液體滴入或注入氣體滲碳爐爐罐內(nèi)，使之受熱裂解，產(chǎn)生滲碳?xì)夥?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)工件的滲碳。

（3）氣體滲碳1）滴注式氣體滲碳（3）氣體滲碳2）吸熱式氣氛滲碳以吸熱式氣氛為載氣，添加富化氣甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)等進(jìn)行滲碳過程稱為吸熱式氣氛滲碳。吸熱式氣氛是原料氣與空氣混合，在吸熱式發(fā)生器內(nèi)通過不完全燃燒，形成的滲碳能力較弱氣體。其主要成分為CO、H2、N2及微量H2O、CO2、CH4、O2等。原料氣一般用天然氣、甲烷或丙烷。3）氮基氣氛滲碳氮基氣氛滲碳是一種以純氮為載氣、添加碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氣體滲碳的工藝方法。直接在工作爐內(nèi)制取滲碳?xì)怏w。也有把這種碳?xì)浠铩⒌獨(dú)?、空氣等在爐中就地形成的氣氛稱為直接氣氛。使用這種氣氛可節(jié)省20%～25%的天然氣；在掃氣方面改用氮基氣氛可以節(jié)省保護(hù)氣氛的用量；另外，氮?dú)饽苁範(fàn)t子耐熱層具有更好的絕熱性能，可節(jié)約10%的加熱用的天然氣。因而滲碳能力弱的載氣已在一定程度上被氮和氮與甲醇的混合氣取代。而所需的碳則由添加的碳?xì)浠衔锾峁?。?）氣體滲碳2）吸熱式氣氛滲碳1.滲碳（4）固體滲碳固體滲碳是把裝有工件及固體滲碳劑的滲碳箱放在爐中加熱進(jìn)行，主要用于單件生產(chǎn)、局部滲碳或返修使用。它的缺點(diǎn)是由于固體滲碳劑導(dǎo)熱性較差，因而滲碳所需加熱時(shí)間較長(zhǎng)，且勞動(dòng)強(qiáng)度較大，表面碳濃度及滲碳層深度不易控制。固體滲碳劑應(yīng)具備活性高、強(qiáng)度高、體積收縮小、導(dǎo)熱性好、密度小、灰分和有害雜質(zhì)低、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好及材料來源充分等特性。固體滲碳劑由供碳劑（木炭、焦炭、骨炭)、催滲劑（堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽）、填充劑及枯結(jié)劑所組成。為了提高滲碳速度而引進(jìn)了快速加熱滲碳法、真空、離子束、流態(tài)層滲碳等先進(jìn)的工藝方法，它們均能提高滲碳速度和滲碳質(zhì)量。1.滲碳（4）固體滲碳1.滲碳（5）液體滲碳液體滲碳，也叫鹽浴滲碳，是將被處理的零件浸入鹽浴滲碳劑中，通過加熱使?jié)B碳劑分解出活性的碳原子來進(jìn)行滲碳。液體滲碳工藝操作簡(jiǎn)單，加熱速度快，滲碳速度快，滲碳時(shí)間短，靈活性大，并可直接淬火，適合處理小批量或局部滲碳的工件，但目前液體滲碳鹽浴多數(shù)有公害，工件表面易因殘鹽較難徹底清除而產(chǎn)生腐蝕。鹽浴滲碳之鹽浴由滲碳劑和中性鹽組成。前者主要起滲碳作用，后者起調(diào)整鹽浴密度、熔點(diǎn)和流動(dòng)性的作用。1.滲碳（5）液體滲碳1.滲碳（6）滲碳后的熱處理工件滲碳后，提供了表層高碳，心部低碳這樣一種含碳量的工件。為了得到合乎理想的性能，尚需進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。熱處理工藝特點(diǎn)及應(yīng)用直接淬火在工件滲碳后，預(yù)冷到一定溫度，然后立即進(jìn)行淬火冷卻。適用干氣體滲碳或液體滲碳，特點(diǎn)是減少加熱、冷卻次數(shù)，簡(jiǎn)化操作，減少變形及氧化脫碳，由于滲碳時(shí)在較高的滲碳溫度停留較長(zhǎng)的時(shí)間，容易發(fā)生輿氏體晶粒長(zhǎng)大。直接淬火，雖經(jīng)預(yù)冷也不能改變奧氏體晶粒度，因而可能在淬火后機(jī)械性能降低一次加熱淬火滲碳后緩冷，再次加熱淬火。再次加熱淬火的溫度應(yīng)根據(jù)工件要求而定。一次加熱淬火的方法適用于固體滲碳。當(dāng)然，液體、氣體滲碳的工件，特別是本質(zhì)粗晶粒鋼，或滲碳后不能直接淬火的零件也可采用一次加熱淬火。兩次淬火在滲碳緩冷后進(jìn)行兩次加熱淬火。第一次淬火是細(xì)化心部組織，消除表面網(wǎng)狀碳化物。第二次淬火是細(xì)化滲碳層中馬氏體晶粒，獲得隱晶馬氏體、殘余奧氏體及均勻分布的細(xì)粒狀碳化物的滲層組織。特點(diǎn)：需要多次加熱，不僅生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，已發(fā)生氧化、脫碳及變形等缺陷。目前兩次淬火法在生產(chǎn)上很少應(yīng)用，僅對(duì)性能要求較高的零件才間或采用。1.滲碳（6）滲碳后的熱處理熱處理工藝特點(diǎn)及應(yīng)用直接淬火在二、化學(xué)熱處理分類2.滲氮滲氮是將工件放在含氮介質(zhì)中，加熱到480～600℃低溫，使氮原子滲入其表面，形成以氮化物為主的滲層，也稱為氮化。（1）滲氮的特點(diǎn)及工藝過程滲氮可以獲得比滲碳更高的表面硬度和耐磨性，滲氮后的表面硬度可以高達(dá)HV950～1200(相當(dāng)于HRC65～72），無需再進(jìn)行熱處理，而且到600℃仍可維持相當(dāng)高的硬度。滲氮還可獲得比滲碳更高的彎曲疲勞被度。此外，由于滲氮溫度較低（500～570℃之間），故變形很小，滲氮也可以提高工件的抗腐蝕性能。目前除了鋼以外，其它如鈦、鉬等難熔金屬及其合金也廣泛地采用滲氮。但是滲氮工藝過程較長(zhǎng)，勞動(dòng)條件差，滲層也較薄，不能承受太大的接觸應(yīng)力。二、化學(xué)熱處理分類2.滲氮2.滲氮（2）滲氮工藝參數(shù)控制一般控制滲氮的工藝參數(shù)是加熱溫度、保溫時(shí)間及不同加熱、保溫階段的罐內(nèi)氨分解率。滲氮溫度常在480℃～560℃范圍內(nèi)選擇。隨著滲氮溫度的提高，滲層深度增加，而硬度卻顯著降低。滲氮時(shí)間滲氮層隨時(shí)間延長(zhǎng)而增厚，呈拋物線規(guī)律，隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，硬度下降。滲氮時(shí)間根據(jù)鋼材成分、滲氮溫度與層深要求而定。氨分解率對(duì)于一定的工藝溫度，氨分解率在一個(gè)比較適宜的范圍降低時(shí)，滲氮層深度及硬度也隨之下降，超過一定界限，就會(huì)很快下降。氨分解率的控制是通過調(diào)整氨的流量及爐內(nèi)壓力來實(shí)現(xiàn)的。2.滲氮（2）滲氮工藝參數(shù)控制2.滲氮（3）滲氮工藝方法根據(jù)使用介質(zhì)的不同，滲氮工藝可以分成固體滲氮、液體滲氮和氣體滲氮三種。由于氣體滲氮法遠(yuǎn)優(yōu)于另外兩種，因而氣體滲氮法在工業(yè)生產(chǎn)中使用最多。2.滲氮（3）滲氮工藝方法氣體滲氮基本裝置1-氨瓶2-干燥箱3-氨壓力表4-流量計(jì)5-進(jìn)氣管6-熱電偶7-滲氮罐

8-氨分解測(cè)定計(jì)

9-U形壓力計(jì)10-泡泡瓶氣體滲氮基本裝置1-氨瓶2-干燥箱二、化學(xué)熱處理分類3.碳氮共滲碳氮共滲是在一定溫度下，同時(shí)將碳、氮滲入工件表面奧氏體中，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。碳氮共滲層比滲碳有更高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性；比滲氮有較高的抗壓強(qiáng)度和較低的表面脆性。而且生產(chǎn)周期短，滲速快，所用材料廣泛。二、化學(xué)熱處理分類3.碳氮共滲3.碳氮共滲（1）碳氮共滲分類及特點(diǎn)分類：按所使用介質(zhì)的不同可分為固體碳氮共滲、液體碳氮共滲和氣體碳氮共滲。其中氣體碳氮共滲表面質(zhì)量容易控制，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，應(yīng)用廣泛。按滲層深度分類，可分為薄層碳氮共滲、碳氮共滲和深層碳氮共滲。按共滲溫度分類，可分為低溫碳氮共滲、中溫碳氮共滲和高溫碳氮共滲。特點(diǎn)：碳氮共滲溫度低，共滲后奧氏體晶粒不致長(zhǎng)大，可以直接淬火，而且變形?。挥捎诘臐B入，提高了滲層中的碳濃度；共滲層的淬火組織，一般是由細(xì)針狀(或隱晶)馬氏體、適量碳氮化合物及殘余奧氏體組成；具有高耐磨性；碳氮共滲的滲層較薄，在0.25～0.6mm范圍。3.碳氮共滲（1）碳氮共滲分類及特點(diǎn)3.碳氮共滲（2）碳氮共滲后的熱處理碳氮共滲因溫度較低，一般不會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，故在共滲后大都可以進(jìn)行直接淬火，使得滲層轉(zhuǎn)變?yōu)楹?、氮的馬氏體，心部為馬氏體、貝氏體或珠光體組織，通過低溫回火，適當(dāng)提高鋼的韌性。3.碳氮共滲（2）碳氮共滲后的熱處理3.碳氮共滲（3）氣體碳氮共滲氣體碳氮共滲與氣體滲碳差不多，僅需將滲碳設(shè)備略加改裝，增添供氨系統(tǒng)即可。對(duì)碳氮共滲介質(zhì)的基本要求：碳氮共滲介質(zhì)在加熱時(shí)應(yīng)能同時(shí)產(chǎn)生碳、氮活性原子，碳、氮含量成一定比例共滲溫度的選擇應(yīng)同時(shí)考慮工藝性和工件的使用性能，如共滲速度、工件變形、滲層組織及性能等。溫度愈高，為達(dá)到一定厚度滲層所需時(shí)間愈短，但工件變形增大，而且滲層中氮含量急劇下降。溫度過低，不僅滲速減慢，而且在滲層表面易形成脆性的高氮化合物，心部組織淬火后硬度較低，性能變差。共滲溫度一經(jīng)確定，則保溫時(shí)間主要取決于滲層深度要求，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，滲層內(nèi)碳、氮濃度梯度變得較為平緩，有利于提高工件表面的承載能力。但時(shí)間過長(zhǎng)，易使表面碳、氮濃度過高，引起表面脆性或淬火后殘余奧氏體過多。如出現(xiàn)這種情況，應(yīng)該降低共滲后期的滲劑供應(yīng)量，或適當(dāng)提高處理溫度。3.碳氮共滲（3）氣體碳氮共滲第三節(jié)表面淬火處理利用快速加熱將鋼件表面加熱到其共析溫度以上轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后快冷，形成馬氏體組織的硬化層，而心部仍保持其原始組織———珠光體、索氏體，硬化層與基體之間一般都存在有不完全淬火的過渡層，這種工藝常稱為表面淬火。表面淬火方法很多，根據(jù)加熱時(shí)所用的功率密度大小可分為：較高能率密度加熱和高能率密度加熱。根據(jù)加熱方法的不同可分為：感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱等。根據(jù)加熱的能量來源的不同又可分為：內(nèi)熱源加熱和外熱源加熱。表面淬火極大地提高了生產(chǎn)率，節(jié)省能源，所以是發(fā)展相當(dāng)迅速的熱處理工藝。原始組織對(duì)快速加熱固態(tài)相變影響很大。原始組織細(xì)、均勻時(shí)，可在較低溫度和較短的保溫時(shí)間內(nèi)完成組織轉(zhuǎn)變，淬火后得到細(xì)的或隱晶馬氏體，硬度高，疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好。為此，表面淬火前一般需要進(jìn)行預(yù)處理，中碳結(jié)構(gòu)鋼常采調(diào)質(zhì)或正火處理。第三節(jié)表面淬火處理利用快速加熱將鋼件表面加熱到其共析溫度第三節(jié)表面淬火處理一、感應(yīng)淬火1.特點(diǎn)熱能集中工件表面層，加熱速度快，生產(chǎn)率高；加熱時(shí)間短，沒有保溫時(shí)間，表面氧化、脫碳輕微，表面局部加熱，使淬火變形小；表面硬度高，耐磨性好；因馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)體積膨脹，使工件表層存在壓應(yīng)力，從而提高了疲勞極限；淬火時(shí)工件內(nèi)部未被加熱，故淬火變形小；感應(yīng)加熱淬火設(shè)備可安置在生產(chǎn)線上，進(jìn)行程序自動(dòng)控制；設(shè)備昂貴，維修調(diào)整技術(shù)要求高，不適宜單件及小批量生產(chǎn)。第三節(jié)表面淬火處理一、感應(yīng)淬火第三節(jié)表面淬火處理2.感應(yīng)淬火工藝淬火后的回火

（低溫回火

）獲得的組織與性能

（馬氏體，高疲勞強(qiáng)度、低疲勞缺口敏感性

）感應(yīng)淬火（同時(shí)加熱或連續(xù)加熱）淬火冷卻（噴液冷卻或浸液冷卻

）第三節(jié)表面淬火處理2.感應(yīng)淬火工藝淬火后的回火獲得的第三節(jié)表面淬火處理二、火焰淬火火焰淬火是外熱源加熱淬火的一種，其特點(diǎn)：①操作方便，成本較低，靈活較大，對(duì)單件、小批量生產(chǎn)的異形大型件及淬火面積大的工件等較為適用；②加熱的功率密度不太大，淬硬層較深，可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，一般為2～8mm，加熱速度較快，過渡層的硬度梯度較為平緩；③影響工件質(zhì)量的工藝因素較多，工件表面容易過熱，淬硬層深度不易控制。第三節(jié)表面淬火處理二、火焰淬火二、火焰淬火二、火焰淬火第四節(jié)激光熱處理技術(shù)激光表面處理技術(shù)主要利用激光的高輻射亮度、高方向性和高單色性三大特點(diǎn)。當(dāng)激光作用在金屬表面時(shí)，可以顯著改善其表面性能。如可提高金屬表面硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性和耐高溫等性能，從而大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，成倍地延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命和降低成本，可以取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。激光表面處理設(shè)備由激光器、功率計(jì)、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)、工作臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)、軟件編程系統(tǒng)等部件組成。激光表面處理工藝包含激光相變硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化和激光沖擊硬化等。共同理論基礎(chǔ)是激光與材料相互作用的規(guī)律。區(qū)別在于作用在材料表面的激光功率密度、冷卻速度不同。第四節(jié)激光熱處理技術(shù)激光表面處理技術(shù)主要利用激光的高輻射第四節(jié)激光熱處理技術(shù)一、激光表面處理設(shè)備激光器工作物質(zhì)、激勵(lì)源和諧振器三者結(jié)合在一起稱為激光器。外圍裝置外圍裝置主要包括光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。第四節(jié)激光熱處理技術(shù)一、激光表面處理設(shè)備第四節(jié)激光熱處理技術(shù)二、激光表面處理工藝1.激光表面相變硬化激光相變硬化是在固態(tài)下經(jīng)受激光輻照，其表層被迅速加熱到奧氏體溫度以上，并在激光停止輻射后快速自淬火得到馬氏體組織的一種工藝方法，所以又叫激光淬火，適用的材料為珠光體灰鑄鐵、鐵素體灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼和馬氏體型不銹鋼等。此外，還對(duì)鋁合金等進(jìn)行了成功的研究和應(yīng)用。激光相變硬化的主要目的是在工件表面有選擇性地局部產(chǎn)生硬化帶以提高耐磨性，還可以通過在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力來提高疲勞強(qiáng)度。激光相變工藝的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，強(qiáng)化后工件表面光滑，變形小，基本上不需經(jīng)過加工即能直接裝配使用。硬化層具有很高的硬度，一般不回火即能應(yīng)用。它特別適合于形狀復(fù)雜、體積大、精加工后不易采用其他方法強(qiáng)化的工件。2.激