汽车零件的表面强化工艺.pptx

《汽车零件的表面强化工艺.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车零件的表面强化工艺.pptx（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、汽车制造工艺第八章 零件的外表强化工艺主要内容 第一节 零件外表机械强化处理 第二节 化学处理 第三节 外表淬火处理 第四节 激光热处理技术 第五节 其他热处理工艺简介第一节 零件外表机械强化处理 外表机械强化处理是利用机械能使工件外表产生塑性变形，引起外表形变强化的方法，亦称为外表形变强化。有喷丸、喷砂、滚压和孔挤压等工艺。腐蚀、磨损、断裂是机器零部件的三大失效模式，其中以断裂失效带来的灾难与损失最大。而断裂失效中疲劳断裂所占比例最高。汽车中的一些重要零部件，如弹簧、轴、齿轮、连杆、车轮等承受循环交变载荷，有时发生疲劳断裂失效。而外表机械强化处理是提高机器零部件疲劳寿命最为有效的手段。第一节

2、 零件外表机械强化处理一、机械外表处理的强化原理1.外表形变强化 图8-1 喷丸形变硬化层结构和剩余应力分布示意图 图8-2 喷丸强化后硬度分布 一、机械外表处理的强化原理2.形成外表剩余应力 一、机械外表处理的强化原理3.外表形貌变化 工件疲劳断裂大多从外表开始,疲劳源发生在工件外表。工件外表缺陷,如机械加工的刀痕、细裂纹及锈蚀有时就是裂纹源的滋生地。工件上存在倒角、凹槽等应力集中的位置,有时也是疲劳断裂开始的位置。外表强化可以消除或降低应力集中,特别是滚压和孔挤压还能提高外表粗糙度,因而可以显著提高工件疲劳强度,降低工件对缺陷的敏感性。第一节 零件外表机械强化处理二、外表喷丸处理 外表喷丸

3、处理，也称喷丸强化，是将高速弹丸流喷射到零件外表，使表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的剩余压应力，从而提高零件的疲劳强度和使用寿命。1.喷丸强化设备及弹丸 喷丸强化用的设备主要有两种结构形式:气动式与机械离心式。1.喷丸强化设备及弹丸 气动式喷丸机 吸入式喷丸机 1.喷丸强化设备及弹丸 气动式喷丸机 重力式喷丸机 1.喷丸强化设备及弹丸 气动式喷丸机 直接加压式气动喷丸机 1.喷丸强化设备及弹丸 机械离心式抛丸机 1.喷丸强化设备及弹丸 内孔喷丸机 1.喷丸强化设备及弹丸 旋片(旋板)喷丸器 1.喷丸强化设备及弹丸 喷丸 常用的弹丸可分为铸铁弹丸、铸钢弹丸、不锈钢弹丸

4、、钢丝切割弹九、玻璃弹丸、陶瓷弹丸及其它非金属弹丸等。目前已有多种合成材料和矿物性材料可供选用，应用较多的是刚玉弹丸。喷丸介质的力学性能指标主要是冲击韧度和硬度。由于喷丸时弹丸高速撞击工件，弹丸必须具有较高的冲击韧度，才能防止大量破碎。显然。钢丸的冲击韧度高于铸铁丸，其中尤其以钢丝切割丸最好。弹丸的硬度与喷丸强度密切相关，它直接影响到喷丸效果。一般应在保证弹丸具有足够冲击韧度的条件下。尽量提高硬度。弹丸的大小相差也很大，可以从几微米到几毫米，应根据喷丸目的和工艺条件，按照国家标准选用。二、外表喷丸处理2.喷丸工艺 喷丸后剩余压应力的蜂值和连续深度表达了喷丸的效应。它与工件的材料和状态。以及喷丸

5、时的多个工艺参数有关。喷丸的工艺参数包括：弹丸特性、弹丸流的速度和流量、喷丸时间、弹丸流对受喷面的相对位置等。生产实际中并不单独测量上述各个工艺参数，而是测定综合性的喷丸强度和外表覆盖率。目前各国均采用喷丸强度和外表覆盖率来操作和检验喷丸强化的质量。第一节 零件外表机械强化处理三、外表喷砂处理 1.喷砂原理及应用范围原理：喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到工件外表，由于磨料冲击和切削作用，使工件的外表获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件外表的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性。应用范围：1）工件涂镀、工件粘接前处理2）铸件、热处理后工件的外表清理3）机加工件飞

6、边清理4）改善零件的力学性能 5）光饰作用三、外表喷砂处理2.喷砂机的分类1）吸入式干喷砂机 一个完整的吸入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、操作系统和辅助系统。吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压，将磨料通过输砂管。吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到被加工外表，到达预期的加工目。2）压入式干喷砂机 一个完整的压入式干喷砂机工作单元一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、操作系统。压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀。压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工外表到

7、达预期的加工目。第二节 化学处理一、化学热处理的基本原理1.分解分解是指渗剂中生成能渗入钢外表的活性原子的化学反响。它可能通过三种反响生成:分解反响 如2NH32N+3H2 置换反响 如SiCl4+2Fe2FeCl2+Si 复原反响 如2BF2BF4+B化学反响速度除取决于反响物的本性外,还与温度、压力、浓度、催化剂有关。一、化学热处理的基本原理2.吸附 吸附是活性原子(或离子)与金属原子产生键合而进入其表层的过程。固体外表的吸附作用，按其作用力性质可分为物理吸附与化学吸附。物理吸附与化学吸附常常是相伴发生的,如金属钨吸附氧,既存在化学吸附的原子状态氧,也存在物理吸附的分子状态氧。外表吸附作用

8、与催化作用是密切不可分的,吸附作用可能促进分解过程。如用CO为气体渗碳剂时,CO 分解生成活性碳原子,反响式为:2COCO2+C Fe 先吸附CO中C,使C 与O 原子间距离增大,减弱C 与O 原子间结合力,使这个O 原子就很容易与CO反响生成CO2。而C 则被Fe 吸附后,提高钢外表的碳浓度,为碳向内部扩散提供了浓度梯度条件。由此可见,钢外表吸附CO,对渗剂中CO的分解和碳原子的被吸附起着极其重要的作用。一、化学热处理的基本原理3.扩散 扩散就是工件外表吸附的活性原子(或离子)后,其外表浓度提高,形成浓度梯度,创造了扩散条件,使渗入元素向其内部迁移形成一定厚度扩散层的过程。晶体结构对扩散系数

9、影响较大,碳在奥氏体中扩散激活能比在铁素体中要大,这与面心立方结构奥氏体的致密度大有关。第二节 化学处理二、化学热处理分类 根据介质的物理形态，可分为：固体法、液体法、气体法、等离子法。根据钢铁基体材料在进行化学热处理时的组织状态，可分为奥氏体状态渗碳碳氮共渗渗 硼 及 硼 铝 共 渗、硼 硅 共 渗、硼 锆 共 渗、硼 碳 复 合 渗、硼碳氮复合渗渗铬及铬铝共渗、铬硅共渗、铬钛共渗、铬氮共渗渗铝及铝稀土共渗、铝镍共渗渗硅渗钒、渗铌、渗钛铁素体状态渗氮氮碳共渗氧氮共渗及氧氮碳共渗渗硫硫氮共渗及硫氮碳共渗渗锌常用化学热处理方法及其作用 处理方法 渗入元素 作用渗碳 C提高工件的耐磨性、硬度及疲劳

10、强度碳氮共渗C、N氮碳共渗提高工件的外表硬度、耐磨性、抗咬合能力及耐蚀性渗氮 N渗硫 S 提高工件的减摩性及抗咬合能力硫氮 S、N提高工件的耐磨性、减摩性及抗疲劳、抗咬合能力硫氮碳共渗 S、N、C渗硼 B 提高工件的外表硬度、提高耐磨能力及红硬性渗硅 Si 提高外表硬度，提高耐蚀、抗氧化能力渗锌 Zn 提高工件抗大气腐蚀能力渗铝 Al 提高工件抗高温氧化及含硫介质中的腐蚀能力渗铬 Cr 提高工件抗高温氧化能力，提高耐磨及耐蚀性渗钒 V 提高工件外表硬度，提高耐磨及抗咬合能力硼铝共渗 B、Al提高工件耐磨、耐蚀及抗高温氧化能力，外表脆性及抗剥落能力优于渗硼铬铝共渗 Cr、Al 具有比单一渗铬或渗

11、铝更优的耐热性能铬铝硅共渗 Cr、Al、Si 提高工件的高温性能二、化学热处理分类1.渗碳 渗碳是在增碳活性介质中将低碳钢或低碳合金钢加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。其目的是增加工件表层的碳含量，获得一定的碳浓度梯度。渗碳是最古老、应用最广泛的化学热处理工艺。与其他化学热处理一样，渗碳处理包括碳原子的分解、汲取和扩散三个基本过程。在渗碳温度下渗碳剂将发生分解，产生活性高、渗入能力很强的活性碳原子C；活性碳原子在工件外表被汲取，形成固溶体或化合物；当工件外表的碳浓度到达一定值后，碳原子从外表的高浓度区向里层的低浓度区扩散。根据渗碳剂形态不同，渗碳工艺可分为固体渗碳、气体渗碳及液体渗

12、碳三种类型。1.渗碳（1）渗碳工艺 渗碳的目的是在工件外表获得一定的外表碳浓度、一定的碳浓度梯度及一定的渗层深度。选择渗碳工艺的原则是如何以最快的速度，最经济的效果获得符合要求的渗碳层。1）渗碳温度 温度是影响扩散系数最突出的因素，增加温度，可以急剧地提高扩散系数。而且随着温度升高，碳在奥氏体中的溶解度增大。渗层随着温度升高而加深，碳浓度梯度也趋于平缓。但是，过高的温度将缩短设备的使用寿命，增加工件的变形，奥氏体晶粒也易粗大。2）渗碳保温时间 在正常渗碳情况下，随着渗碳时间的延长，渗层浓度梯度变小，渗速降低。渗碳保温时间主要取决于要求获得的渗层厚度。3）碳势的影响 碳势是表征含碳气氛在一定温度

13、下与钢件外表处于平衡时可使钢外表到达的碳含量。介质碳势越高，渗碳速度越快，但渗层碳浓度梯度越陡。碳势过高，还会在工件外表积碳。1.渗碳（2）渗碳前处理工艺工件渗碳前进行适当的预先热处理，可提高渗碳处理的质量，为渗碳处理做好组织准备，可以根据相关手册预备热处理工艺。工件在进入渗碳炉前应去除外表污垢、铁锈及油脂等。当清洗尚不能保证外表质量时，可采用喷砂处理。凡工件外表不允许渗碳的部位（如螺纹、软花键轴孔等）应进行防渗处理。此外，还可采用预留加工量，渗碳缓冷后用机械加工方法切除渗层，或者用紧密固定的钢套及轴环保护不欲渗碳的部位。1.渗碳（3）气体渗碳 气体渗碳工艺具有生产率高，操作方便，渗碳层容易操

14、作以及渗碳后可以直接淬火等一系列优点，是目前用得最多的渗碳方法。气体渗碳是目前生产中应用最为广泛的一种渗碳方法，它是在含碳的气体介质中通过调节气体渗碳气氛来实现渗碳的。根据所用渗碳气体的产生方法及种类，可分为滴注式气体渗碳、吸热式气氛渗碳和氮基气氛渗碳。按设备类型不同又可以分井式炉气体渗碳、密封箱式炉气体渗碳及连续式炉气体渗碳。（3）气体渗碳1）滴注式气体渗碳 滴注式气体渗碳一般是把含碳有机液体滴入或注入气体渗碳炉炉罐内，使之受热裂解，产生渗碳气氛，从而实现对工件的渗碳。（3）气体渗碳2）吸热式气氛渗碳 以吸热式气氛为载气，添加富化气甲烷(CH4)、丙烷(C3 H8)等进行渗碳过程称为吸热式气

15、氛渗碳。吸热式气氛是原料气与空气混合，在吸热式发生器内通过不完全燃烧，形成的渗碳能力较弱气体。其主要成分为CO、H2、N2及微量H2O、CO2、CH4、O2等。原料气一般用天然气、甲烷或丙烷。3）氮基气氛渗碳 氮基气氛渗碳是一种以纯氮为载气、添加碳氢化合物进行气体渗碳的工艺方法。直接在工作炉内制取渗碳气体。也有把这种碳氢化物、氮气、空气等在炉中就地形成的气氛称为直接气氛。使用这种气氛可节省20%25%的天然气；在扫气方面改用氮基气氛可以节省保护气氛的用量；另外，氮气能使炉子耐热层具有更好的绝热性能，可节约10%的加热用的天然气。因而渗碳能力弱的载气已在一定程度上被氮和氮与甲醇的混合气取代。而所

16、需的碳则由添加的碳氢化合物提供。1.渗碳（4）固体渗碳 固体渗碳是把装有工件及固体渗碳剂的渗碳箱放在炉中加热进行，主要用于单件生产、局部渗碳或返修使用。它的缺点是由于固体渗碳剂导热性较差，因而渗碳所需加热时间较长，且劳动强度较大，外表碳浓度及渗碳层深度不易操作。固体渗碳剂应具备活性高、强度高、体积收缩小、导热性好、密度小、灰分和有害杂质低、使用寿命长、经济性好及材料来源充分等特性。固体渗碳剂由供碳剂（木炭、焦炭、骨炭)、催渗剂（碱金属或碱土金属的碳酸盐）、填充剂及枯结剂所组成。为了提高渗碳速度而引进了快速加热渗碳法、真空、离子束、流态层渗碳等先进的工艺方法，它们均能提高渗碳速度和渗碳质量。1.

17、渗碳（5）液体渗碳 液体渗碳，也叫盐浴渗碳，是将被处理的零件浸入盐浴渗碳剂中，通过加热使渗碳剂分解出活性的碳原子来进行渗碳。液体渗碳工艺操作简单，加热速度快，渗碳速度快，渗碳时间短，灵活性大，并可直接淬火，适合处理小批量或局部渗碳的工件，但目前液体渗碳盐浴多数有公害，工件外表易因残盐较难彻底去除而产生腐蚀。盐浴渗碳之盐浴由渗碳剂和中性盐组成。前者主要起渗碳作用，后者起调整盐浴密度、熔点和流动性的作用。1.渗碳（6）渗碳后的热处理 工件渗碳后，提供了表层高碳，心部低碳这样一种含碳量的工件。为了得到符合理想的性能，尚需进行适当的热处理。热处理 工艺 特点及应用直接淬火在工件渗碳后，预冷到一定温度，

18、然后立即进行淬火冷却。适用干气体渗碳或液体渗碳，特点是减少加热、冷却次数，简化操作，减少变形及氧化脱碳，由于渗碳时在较高的渗碳温度停留较长的时间，容易发生舆氏体晶粒长大。直接淬火，虽经预冷也不能改变奥氏体晶粒度，因而可能在淬火后机械性能降低一次加热淬火渗碳后缓冷，再次加热淬火。再次加热淬火的温度应根据工件要求而定。一次加热淬火的方法适用于固体渗碳。当然，液体、气体渗碳的工件，特别是本质粗晶粒钢，或渗碳后不能直接淬火的零件也可采用一次加热淬火。两次淬火在渗碳缓冷后进行两次加热淬火。第一次淬火是细化心部组织，消除外表网状碳化物。第二次淬火是细化渗碳层中马氏体晶粒，获得隐晶马氏体、剩余奥氏体及均匀分

19、布的细粒状碳化物的渗层组织。特点：需要屡次加热，不仅生产周期长、本钱高，已发生氧化、脱碳及变形等缺陷。目前两次淬火法在生产上很少应用，仅对性能要求较高的零件才间或采用。二、化学热处理分类2.渗氮 渗氮是将工件放在含氮介质中，加热到480 600 低温，使氮原子渗入其外表，形成以氮化物为主的渗层，也称为氮化。（1）渗氮的特点及工艺过程 渗氮可以获得比渗碳更高的外表硬度和耐磨性，渗氮后的外表硬度可以高达HV950 1200(相当于HRC65 72），无需再进行热处理，而且到600 仍可维持相当高的硬度。渗氮还可获得比渗碳更高的弯曲疲劳被度。此外，由于渗氮温度较低（500 570 之间），故变形很小

20、，渗氮也可以提高工件的抗腐蚀性能。目前除了钢以外，其它如钛、钼等难熔金属及其合金也广泛地采用渗氮。但是渗氮工艺过程较长，劳动条件差，渗层也较薄，不能承受太大的接触应力。2.渗氮（2）渗氮工艺参数操作 一般操作渗氮的工艺参数是加热温度、保温时间及不同加热、保温阶段的罐内氨分解率。渗氮温度 常在480 560 范围内选择。随着渗氮温度的提高，渗层深度增加，而硬度却显著降低。渗氮时间 渗氮层随时间延长而增厚，呈抛物线规律，随保温时间的延长，硬度下降。渗氮时间根据钢材成分、渗氮温度与层深要求而定。氨分解率 对于一定的工艺温度，氨分解率在一个比较适宜的范围降低时，渗氮层深度及硬度也随之下降，超过一定界限

21、，就会很快下降。氨分解率的操作是通过调整氨的流量及炉内压力来实现的。2.渗氮（3）渗氮工艺方法 根据使用介质的不同，渗氮工艺可以分成固体渗氮、液体渗氮和气体渗氮三种。由于气体渗氮法远优于另外两种，因而气体渗氮法在工业生产中使用最多。气体渗氮基本装置 1-氨瓶 2-枯燥箱 3-氨压力表 4-流量计 5-进气管6-热电偶 7-渗氮罐 8-氨分解测定计 9-U 形压力计 10-泡泡瓶二、化学热处理分类3.碳氮共渗 碳氮共渗是在一定温度下，同时将碳、氮渗入工件外表奥氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺。碳氮共渗层比渗碳有更高的耐磨性、疲劳强度和耐蚀性；比渗氮有较高的抗压强度和较低的外表脆性。而且生产周

22、期短，渗速快，所用材料广泛。3.碳氮共渗（1）碳氮共渗分类及特点 分类：按所使用介质的不同可分为固体碳氮共渗、液体碳氮共渗和气体碳氮共渗。其中气体碳氮共渗外表质量容易操作，操作简便，生产过程易于实现机械化与自动化，应用广泛。按渗层深度分类，可分为薄层碳氮共渗、碳氮共渗和深层碳氮共渗。按共渗温度分类，可分为低温碳氮共渗、中温碳氮共渗和高温碳氮共渗。特点：碳氮共渗温度低，共渗后奥氏体晶粒不致长大，可以直接淬火，而且变形小；由于氮的渗入，提高了渗层中的碳浓度；共渗层的淬火组织，一般是由细针状(或隐晶)马氏体、适量碳氮化合物及剩余奥氏体组成；具有高耐磨性；碳氮共渗的渗层较薄，在0.25 0.6mm 范

23、围。3.碳氮共渗（2）碳氮共渗后的热处理 碳氮共渗因温度较低，一般不会发生晶粒长大，故在共渗后大都可以进行直接淬火，使得渗层转变为含碳、氮的马氏体，心部为马氏体、贝氏体或珠光体组织，通过低温回火，适当提高钢的韧性。3.碳氮共渗（3）气体碳氮共渗 气体碳氮共渗与气体渗碳差不多，仅需将渗碳设备略加改装，增添供氨系统即可。对碳氮共渗介质的基本要求：碳氮共渗介质在加热时应能同时产生碳、氮活性原子，碳、氮含量成一定比例 共渗温度的选择应同时考虑工艺性和工件的使用性能，如共渗速度、工件变形、渗层组织及性能等。温度愈高，为到达一定厚度渗层所需时间愈短，但工件变形增大，而且渗层中氮含量急剧下降。温度过低，不仅

24、渗速减慢，而且在渗层外表易形成脆性的高氮化合物，心部组织淬火后硬度较低，性能变差。共渗温度一经确定，则保温时间主要取决于渗层深度要求，随着时间延长，渗层内碳、氮浓度梯度变得较为平缓，有利于提高工件外表的承载能力。但时间过长，易使外表碳、氮浓度过高，引起外表脆性或淬火后剩余奥氏体过多。如出现这种情况，应该降低共渗后期的渗剂供给量，或适当提高处理温度。第三节 外表淬火处理 利用快速加热将钢件外表加热到其共析温度以上转变为奥氏体，然后快冷，形成马氏体组织的硬化层，而心部仍保持其原始组织珠光体、索氏体，硬化层与基体之间一般都存在有不完全淬火的过渡层，这种工艺常称为外表淬火。外表淬火方法很多，根据加热时

25、所用的功率密度大小可分为：较高能率密度加热和高能率密度加热。根据加热方法的不同可分为：感应加热、火焰加热、激光加热、电子束加热等。根据加热的能量来源的不同又可分为：内热源加热和外热源加热。外表淬火极大地提高了生产率，节省能源，所以是开展相当迅速的热处理工艺。原始组织对快速加热固态相变影响很大。原始组织细、均匀时，可在较低温度和较短的保温时间内完成组织转变，淬火后得到细的或隐晶马氏体，硬度高，疲劳强度高，耐磨性好。为此，外表淬火前一般需要进行预处理，中碳结构钢常采调质或正火处理。第三节 外表淬火处理一、感应淬火1.特点 热能集中工件外表层，加热速度快，生产率高；加热时间短，没有保温时间，外表氧化

26、、脱碳轻微，外表局部加热，使淬火变形小；外表硬度高，耐磨性好；因马氏体转变时体积膨胀，使工件表层存在压应力，从而提高了疲劳极限；淬火时工件内部未被加热，故淬火变形小；感应加热淬火设备可安置在生产线上，进行程序自动操作；设备昂贵，维修调整技术要求高，不适宜单件及小批量生产。第三节 外表淬火处理2.感应淬火工艺淬火后的回火（低温回火）获得的组织与性能（马氏体，高疲劳强度、低疲劳缺口敏感性）感应淬火（同时加热或连续加热）淬火冷却（喷液冷却或浸液冷却）第三节 外表淬火处理二、火焰淬火 火焰淬火是外热源加热淬火的一种，其特点：操作方便，本钱较低，灵活较大，对单件、小批量生产的异形大型件及淬火面积大的工件

27、等较为适用；加热的功率密度不太大，淬硬层较深，可在较宽范围内调节，一般为2 8mm，加热速度较快，过渡层的硬度梯度较为平缓；影响工件质量的工艺因素较多，工件外表容易过热，淬硬层深度不易操作。二、火焰淬火第四节 激光热处理技术 激光外表处理技术主要利用激光的高辐射亮度、高方向性和高单色性三大特点。当激光作用在金属外表时，可以显著改善其外表性能。如可提高金属外表硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和耐高温等性能，从而大大提高了产品的质量，成倍地延长产品使用寿命和降低本钱，可以取得巨大的经济效益。激光外表处理设备由激光器、功率计、导光聚焦系统、工作台、数控系统、软件编程系统等部件组成。激光外表处理工艺包含激光

28、相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化和激光冲击硬化等。共同理论基础是激光与材料相互作用的规律。区别在于作用在材料外表的激光功率密度、冷却速度不同。第四节 激光热处理技术一、激光外表处理设备 激光器 工作物质、鼓励源和谐振器三者结合在一起称为激光器。外围装置 外围装置主要包括光学系统、机械系统和辅助系统等。第四节 激光热处理技术二、激光外表处理工艺 1.激光外表相变硬化 激光相变硬化是在固态下经受激光辐照，其表层被迅速加热到奥氏体温度以上，并在激光停止辐射后快速自淬火得到马氏体组织的一种工艺方法，所以又叫激光淬火，适用的材料为珠光体灰铸铁、铁素体灰铸铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢和马氏体型不

29、锈钢等。此外，还对铝合金等进行了成功的研究和应用。激光相变硬化的主要目的是在工件外表有选择性地局部产生硬化带以提高耐磨性，还可以通过在外表产生压应力来提高疲劳强度。激光相变工艺的优点是简便易行，强化后工件外表光滑，变形小，基本上不需经过加工即能直接装配使用。硬化层具有很高的硬度，一般不回火即能应用。它特别适合于形状复杂、体积大、精加工后不易采用其他方法强化的工件。2.激光外表熔凝处理 激光熔凝处理又称上釉，是利用能量密度很高的激光束在金属外表连续扫描，使之迅速形成一层非常薄的熔化层，并且利用基体的吸热作用使熔池中的金属液以106 108K/S 的速度冷却、凝固，从而使金属外表产生特殊的微观组织

30、结构的一种外表改性方法。激光熔凝主要对以下三方面材料处理：铸铁、工具钢和某些能形成非晶态的材料。前两种材料通过处理以提高硬度，后者具有优良的抗腐蚀性能。根据被处理的材料和工艺参数不同，激光熔凝处理后得到的组织有非晶组织、固溶度增大的固溶体、超细共晶组织和细树枝晶组织。二、激光外表处理工艺3.激光外表合金化 激光合金化是一种既改变表层的物理状态，又改变其化学成分的激光外表处理技术。它是用激光束将金属外表和外加合金元素一起熔化、混合后，迅速凝固在金属外表获得物理状态、组织结构和化学成分不同的新的合金层，从而提高表层的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性等。激光合金化组织结构的主要特征与激光熔凝处理有相似之

31、处，合金化区域具有细密的组织，成分近于均匀。激光外表合金化所采用的工艺形式有预置法、硬质粒子喷射法和气相合金化法。4.激光外表熔覆 激光外表熔覆是使一种合金熔覆在基体材料外表，要求基体对表层合金的稀释度为最小。通常将硬度高、良好抗磨、抗热、抗腐蚀和抗疲劳性能的材料选择用作覆层材料。激光外表熔覆工艺有预置法和气动喷注法。5.激光冲击硬化 激光冲击硬化是用功率密度很高的激光束，在极短的脉冲持续时间内照射金属外表使其很快气化，在外表原子逸出期间产生动量脉冲而形成冲击波，或应力波作用于金属外表使表层材料显微组织中的位错密度增加，形成类似于受到爆炸冲击或高能快速平面冲击后产生的亚结构，从而提高合金的强度

32、、硬度和疲劳极限。第五节 其他热处理工艺简介一、退火处理退火是将钢件加热到高于或低于钢的相变点适当温度，保温一定时间。随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。1 退火的目的（1）降低钢件硬度，便于切削加工。（2）消除剩余应力，防止变形和开裂。（3）消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的力学性能。（4）消除前一道工序（铸造、锻造、冷加工等）所产生的内应力，为下一道工序最终热处理（淬火回火）做好组织准备。（5）消除冷作硬化，提高塑性以利于继续冷加工。此外，退火还可以消除铸造偏析。一、退火处理2.退火工艺 退火工艺是将钢件随炉缓慢加热到Acl 以下100

33、200，保温一定时间后，随炉缓慢冷却至200 再出炉空冷的一种热处理工艺。退火一般在稍高于再结晶温度下进行，钢铁材料一般在550 650，热模具钢及高合金钢可适当升高到650 750。退火时间与退火温度有关，研究说明，在450 退火只有50%应力得到消除，而要使内应力完全消除，在600 需15h，在650 只需1h。为了不致使去应力退火后冷却时再发生附加残留应力。应缓冷到500 以下出炉空冷。大截面工件需缓冷到300 以下出炉空冷。第五节 其他热处理工艺简介二、回火 回火是把马氏体组织的淬火钢重新加热到Ac1 以下一定的温度，经适当的保温后冷却的热处理过程。（1）回火的目的 获得工件所要求的力

34、学性能 稳定工件尺寸 降低脆性二、回火2.回火种类与应用 种类 工艺 获得的组织 作用 应用低温回火150250 回火马氏体硬度可达HRC55 62，使工件保持高的硬度和耐磨性各类高碳钢的刀具、模具、量具和滚动轴承等。中温回火350500极细的渗碳体与铁素体的混合物硬度可达HRC35 45，有较高的弹性和屈服强度各种弹簧以及强度要求较高的零件，如刀杆、轴套等。高温回火500650细粒渗碳体与铁素体的混合物硬度可达HRC23 35，并具有适当的强度与较高的塑性、韧性相配合的综合机械性能受力情况复杂的重要零件，如各种轴类、齿轮、连杆等时效处理低温（100150）长时间（1050h）保温保持淬火后的

35、硬度及尺寸的稳定性某些精密的工件第五节 其他热处理工艺简介三、调质 为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。回火索氏体是马氏体于回火时形成的，在在光学金相显微镜下放大500600 倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物，常温下是一种平衡组织。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须到达该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH