实用文档之常用表面热处理及金属表面处理工艺
常用热处理和表面处理的方法
常用热处理和表面处理
的方法
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2-03 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800°C以上 (淬火/正火)
低温处理, 温度在150°C~720°C之间 (回火/退火)
备注: 括号内数值为淬火后一般可达硬度
2.
3.
备注: 金属表面处理防腐蚀另有发黑处理.。
常见金属及金属表面处理工艺
常见金属及金属表面处理工艺一常见金属1、铸铁材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。
典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。
铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。
其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。
碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中石墨的存在使得其具有了优良的耐磨性能。
铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。
虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。
生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。
2、不锈钢材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。
典型用途：在常用的原色不锈钢中，奥氏体不锈钢是最合适的着色材料，可以得到令人满意的彩色外观及造型。
奥氏体不锈钢主要应用于装饰建材、家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片；铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中；复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。
其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。
我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。
“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。
20世纪初，不锈钢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。
生产中常用金属表面处理工艺简介
常用金属表面处理工艺金属表面处理方法金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中，不可避免地会被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层。
同时，也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。
油污及某些吸附物，较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理，或直接用化学处理。
对于严重氧化的金属表面，氧化层较厚，就不能直接用溶剂清洗和化学处理，而最好先进行机械处理。
通常经过处理后的金属表面具有高度活性，更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。
为此，处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。
经不同处理后的金属保管期如下：（1）湿法喷砂处理的铝合金，72h ；（2）铬酸-硫酸处理的铝合金，6h ；（3）阳极化处理的铝合金，30天；（4）硫酸处理的不锈钢，20天；（5）喷砂处理的钢，4h ；（6）湿法喷砂处理的黄铜，8h 。
一、铝及铝合金表面处理方法[方法1]脱脂处理。
用脱脂棉沾湿溶剂进行擦拭，除去油污后，再以清洁的棉布擦拭几次即可。
常用溶剂为：三氯乙烯、醋酸乙酯、丙酮、丁酮和汽油等。
[方法2]脱脂后于下述溶液中化学处理：浓硫酸 27.3 重铬酸钾 7.5 水65.2在60-65°C 浸渍10-30min 后取出用水冲洗，晾干或在80°C 以下烘干；或者在下述溶液中洗后再晾干：磷酸 10 正丁醇 3 水20此方法适用于酚醛-尼龙胶等，效果良好。
[方法3]脱脂后于下述溶液中化学处理：氟化氢铵 3-3.5 氧化铬20-26 磷酸钠 2-2.5 浓硫酸 50-60硼酸 0.4-0.6 水 1000在25-40°C 浸渍4.5-6min ，即进行水洗、干燥。
本方法胶接强度较高，处理后4h 内胶接，适用于环氧胶和环氧-丁腈胶胶接。
[方法4]脱脂后于下述溶液中化学处理：磷酸7.5 氧化铬 7.5 酒精 5.0 甲醛（36-38%） 80在15-30°C 浸渍10-15min ，然后在60-80°C 下水洗、干燥。
常用表面热处理及金属表面处理工艺
用于机床床身等大型铸件
oC，在这个温度保持10~20h或者更长时间
冷处理
将淬火钢继续冷却至室温以下的处理方法
进一步提高硬度、耐磨性，并使其尺寸趋于稳定
用于轴承的钢球、量规等
硬
度
HB
材料抵抗硬的物体压入零件表面的能力称为“硬度|”。根据测量方法不同，可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度
碳氮共渗
使工作表面同时同时渗入碳和氮元素
增加表面硬度耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性
适用于碳素钢及合金结构钢
氮化
使工作表面渗入氮元素
增加表面硬度耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性
适用于含：铬、钼、锰等的合金钢，例如要求耐磨的主轴、量规、样板等
稳定化
1、自然稳定化处理：在空气中存放到半年到一年以上
2、人工稳定化处理：加热到500~600
正火
加热到相变温度以上，保温一定时间，再在空气中冷却
1.细化晶粒
2.与退火后相比，强度略有增高，并能改善低碳钢的能力
用于各种钢与铸件
淬火
加热到相变温度以上，保温一定的时间，再在冷却剂（水、油或盐水）中急速的冷却
1．提高硬度及强度
2．提高耐磨性
淬火后钢件必须回火
回火
经淬火后在加热到相变温度以下的某一温度，在该温度停留一定时间，然后在水、油或空气中冷却
涂料对被涂物件表面的装饰、保护以及功能性作用是以其在物件表面所形成的涂膜来体现的。使涂料在被涂物件表面形成所需要的涂膜的过程，通称涂料施工，也称涂装。
喷漆喷塑
喷粉就是喷塑，是指：通过静电发生器，把塑粉附着到工件表面，然后高温固化
共同点防腐，不同点，防腐材质不同防腐效果用途不同
金属表面处理工艺图文详解-推荐
渗 碳
• 提高工件表面硬度、耐磨
的 机
性及疲劳强度，同时保持
车 从
心部良好的韧性。
动 齿
轮
• 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。
• ③渗碳方法 • ⑴ 气体渗碳法 • 将工件放入密封炉内，在高
温渗碳气氛中渗碳。
• 渗剂为气体 (煤气、液化气 等)或有机液体(煤油、甲醇 等)。
金属表面处理工艺
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
• 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
• 中频感应加热 频 率 为 2500-8000Hz ， 淬 硬 层 深 度 2-10mm 。
中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴
各种感应器
• 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
• 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。
要件，后者用于要求不高的普 通件。 • ⑵目的: • 为表面淬火作组织准备； • 获得最终心部组织。
回火索氏体 索氏体
• 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
金属表面处理工艺
金属表面处理工艺金属表面处理工艺是指对金属表面进行一系列加工处理，以改善其表面性能和外观质量的工艺过程。
金属表面处理工艺在工业生产中起着非常重要的作用，它可以提高金属制品的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性和耐蚀性，同时也可以美化金属制品的外观，增加其使用寿命。
本文将介绍几种常见的金属表面处理工艺，包括镀层、喷涂、抛光和氧化等。
一、镀层。
镀层是将金属表面覆盖一层其它金属或合金的工艺。
常见的镀层包括镀锌、镀铬、镀镍、镀铜等。
镀锌是将锌层覆盖在铁制品表面，以提高其耐腐蚀性能；镀铬可以提高金属制品的硬度和耐磨性；镀镍可以提高金属制品的耐腐蚀性和耐磨性；镀铜可以美化金属制品的外观。
镀层工艺可以通过电镀、热浸镀、化学镀等方式实现。
二、喷涂。
喷涂是将涂料喷涂在金属表面的工艺。
喷涂可以提高金属制品的耐腐蚀性能、耐磨性和耐热性，同时也可以美化金属制品的外观。
常见的喷涂涂料包括防锈漆、涂料、喷塑等。
喷涂工艺可以通过喷涂枪、喷涂机等设备实现。
三、抛光。
抛光是利用机械设备对金属表面进行磨光处理的工艺。
抛光可以提高金属制品的表面光洁度和光泽度，使其外观更加美观。
常见的抛光方法包括机械抛光、化学抛光和电解抛光等。
四、氧化。
氧化是将金属表面形成一层氧化膜的工艺。
氧化可以提高金属制品的耐腐蚀性能和耐磨性，同时也可以美化金属制品的外观。
常见的氧化方法包括阳极氧化、化学氧化和热氧化等。
以上是几种常见的金属表面处理工艺，每种工艺都有其特点和适用范围。
在实际生产中，根据金属制品的具体要求和工艺条件，可以选择合适的表面处理工艺，以满足产品的性能和质量要求。
金属表面处理工艺的发展将继续推动金属制品的性能和质量不断提高，为工业生产和社会发展做出更大的贡献。
金属热处理及表面处理
400MPa (100HB)
0
ak
0.4
0.8
C%
y
d 1.2
20% 8J/cm2
4、常用热处理工艺
常用热处理工艺可分为普通热处理和表面热处理 两大类:
a.普通热处理包括退火、正火、淬火和回火。 b.表面热处理包括表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮
共渗等。渗碳、渗氮和碳氮共渗又叫化学热处 理。
1）退火
退火是将钢件加热，保温后以极缓慢的 速度冷却的一种热处理工艺。
3.2 金属的表面处理
3.2.1表面防护
为防止金属腐蚀而采用各种方法叫金属表 面防护。常用的金属表面防护方法有表面 涂层和表面转化膜工艺。
3.2.2 金属的表面改性 金属的表面改性也称表面优化，就是借助 于离子束、激光、等离子体等新技术手段， 改变材料表面及近表面的组分、结构与性 质，
（1）电镀Electroplate
1. 物理气相沉积（PVD)
（1）蒸发镀膜 （2）溅射 （3）离子镀
2. 化学气相沉积（CVD)
（1）蒸发镀膜
蒸发镀膜通常是在真空 中进行，例如图3-21所 示的真空蒸镀。将零件 和涂层材料同时放在钟 罩形的真空室内，涂层 材料受热蒸发，蒸发出 的分子或原子在自由行 程内与受镀零件表面相 遇，不断凝结成膜。
（1）钢的氧化处理Black oxide
钢在加热的硝酸钠、氢氧化钠水溶液中氧化处理。 钢氧化处理后零件表面上能生成保护性磁性氧化
铁（Fe3O4）和氧化亚铁 膜。膜的颜色一般呈黑 色和蓝黑色。又称发兰或发黑。膜层的厚度约为 0.6～1.5 微米，因此氧化处理不影响零件的精 度。发兰后的零件再进行浸油和其他填充处理， 能进一步提高膜层的耐蚀性和润滑能力。
金属常用表面处理实用实用工艺流程
解胶T 金属常用表面处理工艺流程(1)钢铁件电镀锌工艺流程厂酸性镀锌除油T 除锈T I T 纯化T 干燥匚碱性镀锌(2 )钢铁件常温发黑工艺流程 厂浸脱水防锈油I 烘干除油T 除锈T 常温发黑T | 浸肥皂液—> 浸锭子油或机油匚浸封闭剂(3)钢铁件磷化工艺流程除油T 除锈T 表调T 磷化T 涂装(4 ) ABS/PC 塑料电镀工艺流程除油T 亲水T 预粗化(PC >50% ) T 粗化T 中和T 整面T 活化TT 化学沉镍T 镀焦铜T 镀酸铜T 镀半亮镍T 镀高硫镍T 镀亮镍T 镀封镀铬(5 ) PCB电镀工艺流程除油T粗化T预浸T活化T解胶T化学沉铜T镀铜T酸性除油T微蚀T镀低应力镍T镀亮镍T镀金T干燥(6 )钢铁件多层电镀工艺流程除油T除锈T镀氰化铜T镀酸铜T镀半亮镍T镀高硫镍T镀亮镍T镍封T镀铬(7 )钢铁件前处理(打磨件、非打磨件)工艺流程1、打磨件T除蜡T 热浸除油T电解除油T 酸蚀T非它电镀2、非打磨件T热浸除油T电解除油T酸蚀T其它电镀(8)锌合金件镀前处理工艺流程除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀T镀碱铜T镀酸铜或焦磷酸铜T其它电镀(9)铝及其合金镀前处理工艺流程除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀除垢T化学沉锌T浸酸T二次沉新T镀碱铜或镍T其它电镀除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀除垢T铝铬化T干燥T喷沫或喷粉T 烘干或粗化T成品除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀除垢T阳极氧化T染色T封闭T干燥T成品（10）铁件镀铬工艺流程：除蜡T热浸除油T阴极T阳极T电解除油T弱酸浸蚀T预镀碱铜T酸性光亮铜（选择）7 光亮镍T 镀铬或其它除蜡7热浸除油7阴极7阳极7电解除油7弱酸浸蚀7半光亮镍7高硫镍7光亮镍7 镍封（选择）7 镀铬（11 ）锌合金镀铬工艺流程除蜡7热浸除油7阴极电解除油7浸酸7碱性光亮铜7焦磷酸铜（选择性）7 酸性光亮铜（选择性）7光亮镍7镀铬（12 ）电叻架及染色工艺流程前处理或电镀7纯水洗（2-3次）7预浸7电叻架7回收7纯水洗（2-3次）7烘干7成品(13 ) 达克罗（锌铬膜）涂覆工艺喷砂、除尘T降温T固化T冷却T后处理(15 )(16 ) 清洗T (14 )烤漆桶生产工艺流程回收桶T清洗T整形T除油T除锈T清洗T表调T磷化T烘烤T冷却T入库烤漆桶生产工艺流程回收桶T清洗T整形T除油T除锈T清洗T镀锌T清洗T钝化T清洗T冷却T入库铝合铝合金电镀工艺流程除蜡T除油T弱腐蚀T除垢T沉锌T脱锌T沉锌T镀镍T喷漆T光化T其它电。
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碳氮共渗
使工作表面同时同时渗入碳和氮元素
增加表面硬度耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性
适用于碳素钢及合金结构钢
氮化
使工作表面渗入氮元素
增加表面硬度耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性
适用于含：铬、钼、锰等的合金钢，例如要求耐磨的主轴、量规、样板等
稳定化
1、自然稳定化处理：在空气中存放到半年到一年以上
硬度测定是为了检验材料经热处理后的力学性能——硬度
用于经退火、正火、调质的零件及铸件的硬度检查
HRC
用于经淬火、回火及表面化学处理的零件的硬度检查
HV
特别适用于薄层硬化零件的硬度检查
金属表面处理工艺
名称
定义
机械抛光
机械抛光是在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的，分为粗抛光和细抛光。
涂料对被涂物件表面的装饰、保护以及功能性作用是以其在物件表面所形成的涂膜来体现的。使涂料在被涂物件表面形成所需要的涂膜的过程，通称涂料施工，也称涂装。
喷漆喷塑
喷粉就是喷塑，是指：通过静电发生器，把塑粉附着到工件表面，然后高温固化
共同点防腐，不同点，防腐材质不同防腐效果用途不同
着色染色
电镀电泳
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。
经淬火后在加热到相变温度以下的某一温度，在该温度停留一定时间，然后在水、油或空气中冷却
1.消除淬火时产生的内应力
2.增加韧性，降低硬度
高碳钢制的工具、量具、刃具，用低温回火；
弹簧中用中温(350~500)0C回火
调质
淬火后再进行高温回火称为“调质”
可以完全消除内应力，并获得较高的综合力学性能
用于重要的轴、齿轮以及丝杆等零件
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名词
说明
目的
适用范围
退火
加热到相变温度以上，保温一定的时间，然后慢慢冷却
1.消除在前一工序（锻造、冷压等）中产生的内应力
2.降低硬度，改善加工性能，
3.增加塑性和韧性
4.使材料的成分或组织均匀，为以后的热处理做准备
完全退火适用于含碳量0.8%以下的铸锻件、焊件;；
2、人工稳定化处理：加热到500~600oC，在这个温度保持10~20h或者更长时间
使铸件消除内应力，稳定工件的形状和尺寸
用于机床床身等大型铸件
冷处理
将淬火钢继续冷却至室温以下的处理方法
进一步提高硬度、耐磨性，并使其尺寸趋于稳定
用于轴承的钢球、量规等
硬
度
HB
材料抵抗硬的物体压入零件表面的能力称为“硬度|”。根据测量方法不同，可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度
化学抛光
利用金属材料在电解液中的选择性自溶解作用，以降低其表面粗糙度的过程
是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。
磷化涂装
磷化工艺过程是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
为消除内应力的退火主要用于铸件和焊件
正火
加热到相变温度以上，保温一定时间，再在空气中冷却
1.细化晶粒
2.与退火后相比，强度略有增高，并能改善低碳钢的能力
用于各的时间，再在冷却剂（水、油或盐水）中急速的冷却
1．提高硬度及强度
2．提高耐磨性
淬火后钢件必须回火
回火
表面淬火
用火焰或感应加热，将零件表面迅速加热至相变温度以上，急速冷却
使零件表面获得高硬度，而心部保持一定韧性，使零件既耐磨又能承受冲击
用于重要的齿轮以及曲轴、活塞销等
渗碳淬火
在渗碳剂中加热到900~950oC，停留一定时间，将碳渗入钢表面，深度约0.5~2mm，再淬火后回火
增加零件表面硬度及耐磨性，提高材料的疲劳强度
电泳:溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象
氧化发黑
氧化是一种化学反应，凡是和氧化合的都叫氧化，但发黑是专指，铁在碱性溶液里面进行氧化，在铁的表面生成黑色的氧化膜 。
阳极氧化
金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜