表面工程与热处理技术概述.ppt
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钢的热处理及表面处理技术
转变特点 马氏体的组织类型 马氏体性能
• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
• 冷处理：P42
1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进展扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
↓ • 总结：A体晶粒越粗大，那么晶界越少，
形核几率越小，那么A体越稳定，C曲线 右移。淬透性越好
• 三、钢的淬透性
• 〔三〕淬透性的测 定
四、钢的回火〔P127〕
1．概念(Conception)
将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度， 保温后冷却下来的一种热处理工艺。
2.目的(purpose) 〔1〕稳定工件组织、性能和尺寸 〔2〕减小或消除剩余应力，防止工件的 变形和开裂 〔3〕降低工件的强度、硬度，提高其塑 性和韧性，以满足不同工件的性能要求
C %↑→ M 硬度↑， 片状M 硬度高，塑韧性差。板条M 强度高，塑韧性较好
二、共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
共
析
碳
钢
连
续
冷
却
水淬
无
M+AR
B
体
转变终止线
P 退火
T
S 正火
T+ 油淬 M
亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
炉冷→ F + P 空冷→ F(少量) + S 油冷→ T + M+AR 水冷→ M +AR
(三〕淬透性的测定
〔一〕钢的淬透性与淬硬性的概念
• 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是 钢材本身固有的属性，主要取决于M体的临界冷 却速度
• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
• 冷处理：P42
1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进展扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
↓ • 总结：A体晶粒越粗大，那么晶界越少，
形核几率越小，那么A体越稳定，C曲线 右移。淬透性越好
• 三、钢的淬透性
• 〔三〕淬透性的测 定
四、钢的回火〔P127〕
1．概念(Conception)
将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度， 保温后冷却下来的一种热处理工艺。
2.目的(purpose) 〔1〕稳定工件组织、性能和尺寸 〔2〕减小或消除剩余应力，防止工件的 变形和开裂 〔3〕降低工件的强度、硬度，提高其塑 性和韧性，以满足不同工件的性能要求
C %↑→ M 硬度↑， 片状M 硬度高，塑韧性差。板条M 强度高，塑韧性较好
二、共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
共
析
碳
钢
连
续
冷
却
水淬
无
M+AR
B
体
转变终止线
P 退火
T
S 正火
T+ 油淬 M
亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
炉冷→ F + P 空冷→ F(少量) + S 油冷→ T + M+AR 水冷→ M +AR
(三〕淬透性的测定
〔一〕钢的淬透性与淬硬性的概念
• 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是 钢材本身固有的属性，主要取决于M体的临界冷 却速度
材料表面工程课件
领域。
跨学科交叉与合作可以促进 材料表面工程的发展和创新
。
国内外学术交流与合作有助 于推动材料表面工程的发展 。
环保与可持续发展的问题
01
材料表面工程需要考虑环保和 可持续发展的问题。
02
环保和可持续发展的需求推动 材料表面工程向绿色、低碳方 向发展。
03
材料表面工程中需要考虑资源 节约、能源消耗降低、废弃物 减少等问题。
要点二
详细描述
不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和美观性的金属材料，广 泛应用于建筑、装饰、医疗器械等领域。然而，在某些腐 蚀环境下，不锈钢的耐腐蚀性仍需提高。通过表面处理技 术，如氮化处理、钝化处理等，可以增强不锈钢的耐腐蚀 性和抗疲劳性，提高其使用寿命。
铝合金的硬质表面处理
总结词
提高铝合金的硬度和耐磨性。
硬质涂层
通过电子束加热和蒸发金属或非金属材料，在金属表面形成一层具有高硬度和耐磨性的涂层。
纳米结构涂层
通过电子束加热和蒸发金属或非金属材料，在金属表面形成一层具有纳米尺度的涂层，提高表面性能和耐腐蚀性 。
04
材料表面工程的应用案例
高温合金的表面强化
总结词
提高高温合金的耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀 性。
科植入物等。然而，钛合金的表面性质直接影响到其与人体组织的相容性和生物活性。通过表面处理技术，如 涂层技术、等离子处理等，可以改善钛合金的表面性质，提高其在生物医学领域的适用性。例如，通过涂层技 术可以在钛合金表面形成一层生物活性陶瓷涂层，提高其与人体组织的相容性和生物活性；通过等离子处理可 以改变钛合金表面的化学性质和微观结构，提高其抗细菌粘附和抗炎性能。
实践环节与操作技巧
实践环节注意事项
在实践环节中需要注意的事项和细节，包括安全操作、 设备维护和环境保护等。
跨学科交叉与合作可以促进 材料表面工程的发展和创新
。
国内外学术交流与合作有助 于推动材料表面工程的发展 。
环保与可持续发展的问题
01
材料表面工程需要考虑环保和 可持续发展的问题。
02
环保和可持续发展的需求推动 材料表面工程向绿色、低碳方 向发展。
03
材料表面工程中需要考虑资源 节约、能源消耗降低、废弃物 减少等问题。
要点二
详细描述
不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和美观性的金属材料，广 泛应用于建筑、装饰、医疗器械等领域。然而，在某些腐 蚀环境下，不锈钢的耐腐蚀性仍需提高。通过表面处理技 术，如氮化处理、钝化处理等，可以增强不锈钢的耐腐蚀 性和抗疲劳性，提高其使用寿命。
铝合金的硬质表面处理
总结词
提高铝合金的硬度和耐磨性。
硬质涂层
通过电子束加热和蒸发金属或非金属材料，在金属表面形成一层具有高硬度和耐磨性的涂层。
纳米结构涂层
通过电子束加热和蒸发金属或非金属材料，在金属表面形成一层具有纳米尺度的涂层，提高表面性能和耐腐蚀性 。
04
材料表面工程的应用案例
高温合金的表面强化
总结词
提高高温合金的耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀 性。
科植入物等。然而，钛合金的表面性质直接影响到其与人体组织的相容性和生物活性。通过表面处理技术，如 涂层技术、等离子处理等，可以改善钛合金的表面性质，提高其在生物医学领域的适用性。例如，通过涂层技 术可以在钛合金表面形成一层生物活性陶瓷涂层，提高其与人体组织的相容性和生物活性；通过等离子处理可 以改变钛合金表面的化学性质和微观结构，提高其抗细菌粘附和抗炎性能。
实践环节与操作技巧
实践环节注意事项
在实践环节中需要注意的事项和细节，包括安全操作、 设备维护和环境保护等。
《表面工程》PPT课件
第二节 外表工程技术的专业环境
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
表面工程技术
电子束产生及工作示意图
1-工作台 2-加工室 3-电磁透镜 4-阳极 5-栅极 6-灯丝 7-电源 8-电子束 9 偏转线圈 10-工件 4
3、离子注入表面改性 •可注入任何元素，不受固溶 度和扩散系数影响； •离子注入温度易控制； •不氧化、不变形、不软化， 可作最终处理工艺。 •可控性、重复性好。 •可获得两层以上复合材料， 复合层不易脱落。 离子注入装置示意图
表面工程技术
机械0821 机械0821
1
表面工程技术
1.表面改性技术 1.表面改性技术 2.表面覆层技术 2.表面覆层技术 3.复合表面处理技术 3.复合表面处理技术
2
一. 表面改性技术
1、激光表面改性 是以高能量的激光 束快速扫描工件表面 ， 升 温 速 度 可 达 105106ºC/s ， 冷 却 速 度 104ºC/s,快速自冷淬火, 比常规淬火硬度高1520%，淬火变形非常小 ，表面无须保护。
7
三.
复合表面处理技术
1. 复合热处理技术 •渗钛与离子渗氮复合热处理； •渗碳、渗氮、碳氮共渗； •液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化； •激光与离子渗氮复合处理； 2. 表面覆层技术与其他表面处理技术的复合； 3. 离子辅助涂覆； 4. 离子注入与气相沉积复合表面改性。
8
谢谢
9
1-离子源 2-质量分析器 3-高压电极 4-加速管 5-聚焦电极 6-X扫描电极 7-Y扫描电极 8-中性束 9-式样室
5
二. 表面覆层技术
1. 热ห้องสมุดไป่ตู้涂技术
粉末火焰喷涂
大气等离子喷涂
爆炸喷涂
6
2. 气相沉积技术 物理气相沉积PVD 将镀料气化成原子、分子或离子， 直接沉积到基体表面。 •真空蒸镀 将工件放入真空室内加热，使镀膜材料 蒸发或升华，飞至工件表面凝聚成膜； •溅射镀膜 用荷能粒子轰击材料表面，使其获得足 够能量，飞溅变为气相，在基体表面上沉积； •离子镀膜 利用气体放电使物质离子化，在气体离 子轰击下把蒸发物沉积在基体上成膜。 •化学气相沉积CVD 借助气相作用和在基体表面上的 化学反应生成所要求的薄膜。
表面技术
硬铝刷镀镍磷耐磨层
电刷镀应用 T68镗床主轴 例1：T68镗床主轴 材料为铸钢, 长约一米, 材料为铸钢, 长约一米, 轴颈表面大面积划 采用电刷镀进行修复。 伤。采用电刷镀进行修复。 表面清理后，进行电净、活化。 表面清理后，进行电净、活化。 用特殊镍打底层， 用特殊镍打底层，用快速镍增加镍层厚度至 要求尺寸，抛光后装机使用。 要求尺寸，抛光后装机使用。 工艺简单、成本低廉，镀层和基体结合良好， 工艺简单、成本低廉，镀层和基体结合良好， 耐磨性好。 耐磨性好。 主轴修复后，满足使用要求。 主轴修复后，满足使用要求。
等离子喷涂原理图
四、工程应用 ●热喷涂材料 金属材料 锌、铝、铜、铁、镍以及自熔合 金等。自熔合金含有硼、 降低合金熔点， 金等。自熔合金含有硼、硅，降低合金熔点，获 得较宽的液相和固相温度区间，脱氧。 得较宽的液相和固相温度区间，脱氧。 金属氧化物、碳化物、硼化物等。 陶瓷材料 金属氧化物、碳化物、硼化物等。 具有熔点高、硬度高、性能脆等特点。 具有熔点高、硬度高、性能脆等特点。 用于材料表面的强化、提高耐磨、 ●应用 用于材料表面的强化、提高耐磨、 耐蚀性，也可用于磨损件的表面修复。 耐蚀性，也可用于磨损件的表面修复。 如油田抽油机主轴轴颈磨损， 如油田抽油机主轴轴颈磨损，采用电弧喷涂 技术进行修复，取得显著经济效益。 技术进行修复，取得显著经济效益。
电镀示意图
普通电镀的过程： 普通电镀的过程： （1）金属的水合离子或络合离子从溶液内部 迁移到阴极界面； 迁移到阴极界面； 水合离子脱水或络合离子解离， （2）水合离子脱水或络合离子解离，金属离 子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子； 子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子； 还原的原子进入晶格结点。 （3）还原的原子进入晶格结点。 应用： 应用：提高零件耐磨耐 蚀性，如自行车钢圈、 蚀性，如自行车钢圈、活塞 环。 在球墨铸铁活塞环、 在球墨铸铁活塞环、弹 簧钢活塞环表面镀铬， 簧钢活塞环表面镀铬，硬度 球墨铸铁活塞环 800～900HV，耐磨性好。 ～ ，耐磨性好。 表面镀铬
电刷镀应用 T68镗床主轴 例1：T68镗床主轴 材料为铸钢, 长约一米, 材料为铸钢, 长约一米, 轴颈表面大面积划 采用电刷镀进行修复。 伤。采用电刷镀进行修复。 表面清理后，进行电净、活化。 表面清理后，进行电净、活化。 用特殊镍打底层， 用特殊镍打底层，用快速镍增加镍层厚度至 要求尺寸，抛光后装机使用。 要求尺寸，抛光后装机使用。 工艺简单、成本低廉，镀层和基体结合良好， 工艺简单、成本低廉，镀层和基体结合良好， 耐磨性好。 耐磨性好。 主轴修复后，满足使用要求。 主轴修复后，满足使用要求。
等离子喷涂原理图
四、工程应用 ●热喷涂材料 金属材料 锌、铝、铜、铁、镍以及自熔合 金等。自熔合金含有硼、 降低合金熔点， 金等。自熔合金含有硼、硅，降低合金熔点，获 得较宽的液相和固相温度区间，脱氧。 得较宽的液相和固相温度区间，脱氧。 金属氧化物、碳化物、硼化物等。 陶瓷材料 金属氧化物、碳化物、硼化物等。 具有熔点高、硬度高、性能脆等特点。 具有熔点高、硬度高、性能脆等特点。 用于材料表面的强化、提高耐磨、 ●应用 用于材料表面的强化、提高耐磨、 耐蚀性，也可用于磨损件的表面修复。 耐蚀性，也可用于磨损件的表面修复。 如油田抽油机主轴轴颈磨损， 如油田抽油机主轴轴颈磨损，采用电弧喷涂 技术进行修复，取得显著经济效益。 技术进行修复，取得显著经济效益。
电镀示意图
普通电镀的过程： 普通电镀的过程： （1）金属的水合离子或络合离子从溶液内部 迁移到阴极界面； 迁移到阴极界面； 水合离子脱水或络合离子解离， （2）水合离子脱水或络合离子解离，金属离 子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子； 子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子； 还原的原子进入晶格结点。 （3）还原的原子进入晶格结点。 应用： 应用：提高零件耐磨耐 蚀性，如自行车钢圈、 蚀性，如自行车钢圈、活塞 环。 在球墨铸铁活塞环、 在球墨铸铁活塞环、弹 簧钢活塞环表面镀铬， 簧钢活塞环表面镀铬，硬度 球墨铸铁活塞环 800～900HV，耐磨性好。 ～ ，耐磨性好。 表面镀铬
热处理与表面工程技术73页PPT
热处理与表面工程技术
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
表面工程技术
表面工程技术表面工程技术是现代科学技术的重要组成部分，是对材料表面进行改性的一项高科技技术。
它通过改变材料表面的结构和性能，以提高材料的耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和耐高温等综合性能。
表面工程技术在工业生产、材料科学、机械制造和航空航天等领域有着广泛的应用。
表面工程技术的发展始于上世纪60年代末，当时主要应用于航空航天领域的防腐蚀和抗疲劳技术。
随着科学技术的不断进步，表面工程技术逐渐扩展到了汽车制造、冶金工业、化工、电子、医疗器械等多个领域。
在这些领域中，表面工程技术不仅可以改善材料的性能，还可以改善其外观质量，提高产品的附加值。
目前，表面工程技术主要包括物理表面处理技术、化学表面处理技术和热处理技术等多个方面。
其中，物理表面处理技术主要包括喷砂、喷丸、抛光和电沉积等方法，通过改变材料表面的形貌和粗糙度，以提高材料的耐磨、耐腐蚀和抗疲劳性能。
化学表面处理技术主要包括镀金、镀银、镀铜、电镀和化学转化膜等方法，通过在材料表面形成一层保护膜，来提高材料的耐腐蚀性能。
热处理技术主要包括淬火、回火、火焰喷射和等离子渗氮等方法，通过调控材料的组织结构和相变行为，来提高材料的硬度、强度和耐磨性能。
表面工程技术的应用范围非常广泛。
在汽车制造领域，表面工程技术可以应用于汽车发动机的涂层、轮毂的喷涂和车身的喷漆等方面，以提高汽车的耐腐蚀性能和外观质量。
在航空航天领域，表面工程技术可以应用于飞机发动机的抗氧化涂层、飞机外壳的防腐蚀涂层和航天器航天衣的防辐射涂层等方面，以提高飞机的使用寿命和安全性能。
在电子领域，表面工程技术可以应用于半导体芯片的制造、电路板的焊接和电池的电极制备等方面，以提高电子产品的性能和可靠性。
表面工程技术的未来发展将更加注重绿色、环保和可持续发展。
随着全球环境问题的日益突出，人们对环境友好型表面工程技术的需求也越来越迫切。
绿色表面工程技术将采用无污染、无废物和高效节能的工艺，通过绿色材料和绿色化学品的应用，来实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
机械工程中的热处理与表面处理技术
机械工程中的热处理与表面处理技术热处理和表面处理是机械工程中常用的两种技术，它们在提高材料性能、延长零件使用寿命、改善零件表面质量等方面发挥着重要的作用。
本文将从热处理和表面处理的定义、原理、应用以及未来发展等方面进行探讨。
热处理是指通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火、回火等。
退火可以消除材料内部应力，改善塑性和韧性；正火可以提高材料的硬度和强度；淬火可以使材料迅速冷却，产生高硬度和高强度的组织；回火可以降低淬火后的脆性，提高材料的韧性。
通过选择不同的热处理方法和工艺参数，可以获得适合不同工程要求的材料性能。
表面处理是指对材料表面进行改性的工艺，常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、氮化等。
电镀是将金属离子沉积在被处理材料的表面，形成一层金属保护层，提高材料的耐腐蚀性和外观质量；喷涂是将涂料喷涂在材料表面，形成一层保护膜，提高材料的耐磨性和耐蚀性；氮化是将材料表面暴露在氮气环境中，通过化学反应形成一层氮化层，提高材料的硬度和耐磨性。
表面处理可以改善材料的表面质量，增加材料的使用寿命。
热处理和表面处理技术在机械工程中有着广泛的应用。
在制造过程中，通过合理的热处理工艺可以改善材料的加工性能，降低加工难度；通过表面处理可以提高零件的耐磨性、耐蚀性和外观质量。
在使用过程中，通过热处理可以提高零件的强度和韧性，延长零件的使用寿命；通过表面处理可以改善零件的摩擦性能，减少能量损失。
热处理和表面处理技术在航空航天、汽车制造、机械制造等领域都有着重要的应用。
未来，随着科技的不断进步，热处理和表面处理技术也将不断发展。
一方面，热处理技术将更加精细化、智能化，通过模拟和仿真技术，优化热处理工艺参数，实现材料性能的精确控制。
另一方面，表面处理技术将更加环保、高效，开发出更多新型的表面处理方法和材料，提高表面处理的效果和工艺的可持续性。
同时，热处理和表面处理技术也将与其他领域的技术相结合，如材料科学、计算机科学等，共同推动机械工程的发展。
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化学热处理
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火
渗碳 渗氮 渗金属
3.2 热处理
3.2.2钢的热处理
整体热处理： 退火、正火、淬火、回火 表面热处理： 表面淬火、化学热处理
一、退火： 将钢加热到适当温度，保
温后缓慢冷却（随炉冷或砂冷） 的热处理工艺—预备热处理。
3.2 热处理
(1)完全退火：Ac3+（20-30）℃ •目的：重结晶细化晶粒，改善粗 大、不均匀组织；↓硬度→改善 机加性能。
1．淬火
将 钢 加 热 到 AC3( 亚 共 析 钢 ) 或 AC1（过共析钢）以上一定温度， 保温后以大于临界冷却速度的冷速 得到马氏体(或下贝氏体)的热处理 工艺叫淬火。 常用的淬火介质为水 及水基液体。
3.2 热处理
2．回火 回火是将淬火后的钢加热到A1以下温度，保
温一段时间，然后置于空气或水等介质中冷却 的热处理工艺。
第3章
表面工程与热处理技术
3.1表面工程概述 3.2热处理 3.3表面工程技术方法与工艺
3.1 表面工程概述
• 3.1表面工程概述
应用实例1：
汽车轻量化→铝合金→表面耐磨问题 突出→表面耐磨涂层
火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室： 需承受2000～3300℃温度和巨大的热焰流
冲击
3.1 表面工程概述
(1)低温回火 低温回火温度约为l50-250℃，回火组织为
回火马氏体。 (2)中温回火 中温回火温度一般在250-500℃之间，回火
的组织为回火托氏体。 (3)高温回火 高温回火温度约为500-650℃，回火组织为
•特点：周期长。 •应用：亚共析钢/结构钢预备热 处理。
3.2 热处理
(2)去应力退火： 将钢加热到Ac1以下某一温度保温后， 缓慢冷却的热处理工艺。
•目的：消除铸、锻、焊件和机加工、 冷变形过程中的残余应力。
第一节 钢的热处理
2. 正火
正火是将钢加热到AC3(或Accm )以 上30-50℃，保温适当的时间后，在空气 中冷却的热处理工艺。
3.1 表面工程概述
腐蚀磨损均是发生于机件表面的材料流失过 程，其他形式的失效过程有许多也是从表面开始 →延缓和控制表面破坏→促进表面工程学的发展 与形成。
表面工程学围绕腐蚀、摩擦与磨损和功能特 性（声，光，磁，电的转换）三大因素，成为80 年代重点发展的7项关键技术之一，形成表面工 程学。
3.1 表面工程概述
3.1 表面工程概述
●见图形树
3.1 表面工程概述
2、表面技术的分类
·表面工程按照功能分类如下： 1） 表面装饰：不同光亮、色泽、花纹的组合，使外 观精美、多样化，增加美感与耐用 2）防腐蚀 ：耐环境气氛腐蚀，耐淡水、海水腐蚀，耐 化学介质浸渍腐蚀等。 3） 耐磨：耐腐蚀磨损、微动磨损、磨粒磨损等。 4）热功能：耐热、抗高温氧化、热绝缘、热辐射等。 5）光、电、磁等特种功能：反光、消光、超导、导电、 绝缘、半导体、电磁屏蔽、吸波、红外反射、太阳能吸 收、辐射屏蔽功能等。
应用实例2：
飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有几 十倍的音速，并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温 度高达4000～5000℃：
问题：绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。 解决问题的方法：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层 和烧蚀涂层。
隔热防火涂层是热导率低的氧化物：氧化铝、氧化 锆、氧化钍等。
3.2 热处理
3.2热处理
3.2.1热处理概述
1、热处理概念 热处理是将材料在固态下进行加热、保温
和冷却以获得所学组织与性能工艺。
3.2 热处理
1）定义：热处理过程一般包括加热
、保温、冷却几个阶段。
加热的目的： 获得A体组织 保温的目的： A体成分均匀化 冷却的目的： 获得预期的组织和性能。
3.2 热处理
1983年，前联邦德国调查，摩擦磨损损失287亿马克； 英国 摩擦磨损损失51500英镑/年； 腐蚀：在环境及周围介质作用下，对金属材料及零件的腐蚀。 美国：BATTELLE实验室和国家标准局1978年调查： 1975年腐蚀损失达820亿美元，4.9%（占国民生产总值） ， 1995年腐蚀损失达3000亿美元 我国：1983年调查：400亿元/年
3.1 表面工程概述
磨损、腐蚀、塑性变形（材料强度不足或过载使用 ）、断裂（ 韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂三种类型 ）是机械零件、工程 构件的四大主要破坏形式。前二者造成经济损失占很大比重。 磨损：按磨损机理分为磨料磨损、冲蚀磨损、粘着磨损和疲劳 磨损四类。
美国国家材料政策委员会向美国国会提出的一份报告：摩 擦磨损引起的损失1000亿/年；材料损失约为200亿.
烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤 维。
3.1 表面工程概述
1.表面工程的定义与内涵
定义：表面工程是经表面预处理后，通过表 面涂覆金属或非金属，以改善表面性能的系统工 程。
内涵：对产品的表面进行一系列形、色、质、 光等处理，使之更加宜人、更加完美、更能满足 人们多方面的使用要求，是工业设计中必不可少 的重要方面。工业设计面工程技术日益得到重视的主要原因： 1） 社会生产、生活的需要 2） 通过表面处理大幅度提高产品质量 3） 节约贵重材料 4） 实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问 题 5） 良好的节能、节材效果 6） 促进了新兴工业的发展
★表面工程是多学科交叉，综合，复合系统为特 色，逐步发展的新兴学科，以“表面” “界面”为研究核心 。
3.2 热处理
2、正火： 将钢加热到Ac3（亚共析钢）或
Accm（过共析钢）以上30-50℃， 保温后在空气中冷却，得到P类 （如S）组织的热处理工艺。
•特点： 组织尺寸<退火组织 强度、硬度>退火， 成本<退火。
3.2 热处理
（ 二 ） 淬 火 (quenching) 与 回 火 (tempering)
2）、作用：（1）. 改善材料的加工工艺性能。 （2）.提高零件或工具的使用性能
3）、必要条件： （1）. 材料在不同温度具有不同 的晶体结构（同素异晶性） （2）. 固溶体中溶质的溶解度随 温度发生变化，可形成过饱和固 溶体
3.2 热处理
4）、分类：
普通热处理 热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 回火 表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火
渗碳 渗氮 渗金属
3.2 热处理
3.2.2钢的热处理
整体热处理： 退火、正火、淬火、回火 表面热处理： 表面淬火、化学热处理
一、退火： 将钢加热到适当温度，保
温后缓慢冷却（随炉冷或砂冷） 的热处理工艺—预备热处理。
3.2 热处理
(1)完全退火：Ac3+（20-30）℃ •目的：重结晶细化晶粒，改善粗 大、不均匀组织；↓硬度→改善 机加性能。
1．淬火
将 钢 加 热 到 AC3( 亚 共 析 钢 ) 或 AC1（过共析钢）以上一定温度， 保温后以大于临界冷却速度的冷速 得到马氏体(或下贝氏体)的热处理 工艺叫淬火。 常用的淬火介质为水 及水基液体。
3.2 热处理
2．回火 回火是将淬火后的钢加热到A1以下温度，保
温一段时间，然后置于空气或水等介质中冷却 的热处理工艺。
第3章
表面工程与热处理技术
3.1表面工程概述 3.2热处理 3.3表面工程技术方法与工艺
3.1 表面工程概述
• 3.1表面工程概述
应用实例1：
汽车轻量化→铝合金→表面耐磨问题 突出→表面耐磨涂层
火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室： 需承受2000～3300℃温度和巨大的热焰流
冲击
3.1 表面工程概述
(1)低温回火 低温回火温度约为l50-250℃，回火组织为
回火马氏体。 (2)中温回火 中温回火温度一般在250-500℃之间，回火
的组织为回火托氏体。 (3)高温回火 高温回火温度约为500-650℃，回火组织为
•特点：周期长。 •应用：亚共析钢/结构钢预备热 处理。
3.2 热处理
(2)去应力退火： 将钢加热到Ac1以下某一温度保温后， 缓慢冷却的热处理工艺。
•目的：消除铸、锻、焊件和机加工、 冷变形过程中的残余应力。
第一节 钢的热处理
2. 正火
正火是将钢加热到AC3(或Accm )以 上30-50℃，保温适当的时间后，在空气 中冷却的热处理工艺。
3.1 表面工程概述
腐蚀磨损均是发生于机件表面的材料流失过 程，其他形式的失效过程有许多也是从表面开始 →延缓和控制表面破坏→促进表面工程学的发展 与形成。
表面工程学围绕腐蚀、摩擦与磨损和功能特 性（声，光，磁，电的转换）三大因素，成为80 年代重点发展的7项关键技术之一，形成表面工 程学。
3.1 表面工程概述
3.1 表面工程概述
●见图形树
3.1 表面工程概述
2、表面技术的分类
·表面工程按照功能分类如下： 1） 表面装饰：不同光亮、色泽、花纹的组合，使外 观精美、多样化，增加美感与耐用 2）防腐蚀 ：耐环境气氛腐蚀，耐淡水、海水腐蚀，耐 化学介质浸渍腐蚀等。 3） 耐磨：耐腐蚀磨损、微动磨损、磨粒磨损等。 4）热功能：耐热、抗高温氧化、热绝缘、热辐射等。 5）光、电、磁等特种功能：反光、消光、超导、导电、 绝缘、半导体、电磁屏蔽、吸波、红外反射、太阳能吸 收、辐射屏蔽功能等。
应用实例2：
飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有几 十倍的音速，并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温 度高达4000～5000℃：
问题：绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。 解决问题的方法：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层 和烧蚀涂层。
隔热防火涂层是热导率低的氧化物：氧化铝、氧化 锆、氧化钍等。
3.2 热处理
3.2热处理
3.2.1热处理概述
1、热处理概念 热处理是将材料在固态下进行加热、保温
和冷却以获得所学组织与性能工艺。
3.2 热处理
1）定义：热处理过程一般包括加热
、保温、冷却几个阶段。
加热的目的： 获得A体组织 保温的目的： A体成分均匀化 冷却的目的： 获得预期的组织和性能。
3.2 热处理
1983年，前联邦德国调查，摩擦磨损损失287亿马克； 英国 摩擦磨损损失51500英镑/年； 腐蚀：在环境及周围介质作用下，对金属材料及零件的腐蚀。 美国：BATTELLE实验室和国家标准局1978年调查： 1975年腐蚀损失达820亿美元，4.9%（占国民生产总值） ， 1995年腐蚀损失达3000亿美元 我国：1983年调查：400亿元/年
3.1 表面工程概述
磨损、腐蚀、塑性变形（材料强度不足或过载使用 ）、断裂（ 韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂三种类型 ）是机械零件、工程 构件的四大主要破坏形式。前二者造成经济损失占很大比重。 磨损：按磨损机理分为磨料磨损、冲蚀磨损、粘着磨损和疲劳 磨损四类。
美国国家材料政策委员会向美国国会提出的一份报告：摩 擦磨损引起的损失1000亿/年；材料损失约为200亿.
烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤 维。
3.1 表面工程概述
1.表面工程的定义与内涵
定义：表面工程是经表面预处理后，通过表 面涂覆金属或非金属，以改善表面性能的系统工 程。
内涵：对产品的表面进行一系列形、色、质、 光等处理，使之更加宜人、更加完美、更能满足 人们多方面的使用要求，是工业设计中必不可少 的重要方面。工业设计面工程技术日益得到重视的主要原因： 1） 社会生产、生活的需要 2） 通过表面处理大幅度提高产品质量 3） 节约贵重材料 4） 实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问 题 5） 良好的节能、节材效果 6） 促进了新兴工业的发展
★表面工程是多学科交叉，综合，复合系统为特 色，逐步发展的新兴学科，以“表面” “界面”为研究核心 。
3.2 热处理
2、正火： 将钢加热到Ac3（亚共析钢）或
Accm（过共析钢）以上30-50℃， 保温后在空气中冷却，得到P类 （如S）组织的热处理工艺。
•特点： 组织尺寸<退火组织 强度、硬度>退火， 成本<退火。
3.2 热处理
（ 二 ） 淬 火 (quenching) 与 回 火 (tempering)
2）、作用：（1）. 改善材料的加工工艺性能。 （2）.提高零件或工具的使用性能
3）、必要条件： （1）. 材料在不同温度具有不同 的晶体结构（同素异晶性） （2）. 固溶体中溶质的溶解度随 温度发生变化，可形成过饱和固 溶体
3.2 热处理
4）、分类：
普通热处理 热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 回火 表面淬火