表面热处理方法
表面热处理技术
表面热处理技术是一种只加热工件表层的金属热处理
工艺，主要目的是改变工件表层的力学性能。
根据加热方法的不同，表面热处理可以分为多种类型，如感应加热表面淬火、火焰淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。
其中，感应加热表面淬火是最常用的表面热处理方法之一，它利用交变磁场在工件中产生涡流，使工件表层快速加热，然后迅速冷却，实现表面硬化的目的。
根据加热方式的不同，感应加热表面淬火又可以分为高频、中频、工频等类型。
火焰淬火也是一种常用的表面热处理方法，通过火焰加热工件表面，然后快速冷却，实现表面硬化的目的。
激光加热表面淬火和电子束表面淬火则是利用高能激光束或电子
束快速加热工件表面，实现表面硬化的目的。
表面热处理技术可以提高工件的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度等性能，广泛应用于机械、汽车、石油化工、航空航天等行业的零部件制造中。
在实际应用中，需要根据工件的材料、性能要求、工艺要求等因素选择合适的表面热处理方法。
钢的表面热处理
第八章钢的表面热处理知识要点：表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件。
一、表面热处理的目的1．提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。
→保证高精度2．使零件心部具有足够高的塑性和韧性。
→防止脆性断裂。
“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类：表面淬火和化学热处理。
（一）表面淬火1．工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。
工艺特点：（1）不改变工件表面化学成分，只改变表面组织和性能；（2）表面与心部的成分一致，组织不同。
2．所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢，也有用工具钢、球墨铸铁等。
典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。
3．常用表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。
（1）感应加热表面淬火原理：通以一定频率交变电流的感应线圈，产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流（涡流），利用工件的电阻而将工件加热；由于感应电流的集肤效应，使工件表层被快速加热至奥氏体化，随后立即快速冷却，在工件表面获得一定深度的淬硬层。
感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表层加热，快冷→淬硬层。
工件淬硬层的深度与频率有关：A. 0.2～2mm，高频感应加热（100—500KHz），适用于中小型齿轮、轴等零件；B．2～10mm，中频感应加热（0.5—10KHz），大中型齿轮、轴；C．〉10—15mm，工频感应加热（50Hz），用于大型轴、轧辊等零件。
特点：淬火质量好，表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高；生产频率高、便于自动化，但设备较贵，不适于单件和小批量生产。
应用：主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具，最常见的有：齿轮，如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮，蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。
材料表面热处理常用方法及特点
表面处理的常用方法及特点摘要：表面处理方法分类简要描述及特点关键字：表面处理一、电镀定义：电镀(Electroplating)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，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。
特点：电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。
为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。
电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。
电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。
利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。
电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。
通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。
此外，依各种电镀需求还有不同的作用。
举例如下：1、镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。
（铜容易氧化，氧化后，铜绿不再导电，所以镀铜产品一定要做铜保护）2、镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力，(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。
（注意，现在许多电子产品，比如DIN头，N头，不再使用镍打底，主要是由于镍有磁性，会影响到电性能里面的无源互调）3、镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。
(金最稳定，也最贵。
)4、镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金。
5、镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。
6、镀银：改善导电接触阻抗，增进信号传输。
(银性能最好，容易氧化，氧化后也导电)电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。
表面热处理分为哪几种【汇总】
表面热处理分为哪几种内容来源网络，由深圳机械展收集整理！把金属或合金加热到给定温度并保持一段时间,然后用选定的速度和方法使之冷却,以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺,被称为热处理。
热处理有退火,正火,淬火,回火等. 退火:将工件加热到临界点(Ac1或Ac3)以上某一温度,停留一定的时间(保温),然后进行缓慢冷却(同炉子一起冷却),这种操作过程叫做退火.退火的目的: 1.降低硬度,便于工件易切削. 2.改善材料的组织及机械性能. 3.改善组织结构,为以后的淬火做好准备. 4.消除内应力. 5.得到细小的结晶. 正火:将工件加热到Ac3或Acm以上30-50℃,经保温后,从炉中取出放在空气中冷却的一种热处理操作.(正火的冷却速度要比退火快的多). 正火后其强度和硬度较退火的高一些,塑性稍低,使珠光体数量增加,改善组织保证得到较高的机械性能,由于在空气中冷却,生产率高. 淬火是将工件加热到临界点(Ac3或Ac1)以上,经保温后急速冷却以获得马氏体组织(也有一定量的残余奥氏体),这种热处理操作称之为淬火.钢经过淬火后在性能上的突出特点是硬度很高而塑性很低.淬火的目的: 1.增加钢制工件的硬度及耐磨性. 2.通过淬火和随后的中温或高温回火能使工件获得良好的综合性能. 回火:是将淬火后的工件加热到Ac1以下的温度,保温一段时间,然后在水,油或空气中冷却下来.(回火是紧接着淬火以后进行的,回火有低温回火,中温回火和高温回火) 回火的目的:减少或消除工件在淬火时造成的内应力,提高塑性和韧性,以得到工件在使用时所要求的和可能达到的机械性能。
1. 对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工。
2. 热处理：是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。
3. 与热处理有关的名词解释金属具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。
第六章 表面改性技术-表面热处理
缺点： 缺点： 设备投资大，只适用于外形简单的零件， 设备投资大，只适用于外形简单的零件， 形状复杂的零件，感应器不易制造。 形状复杂的零件，感应器不易制造。 （5）表面淬火的预热处理 ） 为了保证淬火质量，改善零件心部机械性能， 为了保证淬火质量，改善零件心部机械性能， 表面淬火前，可进行正火或调质预热处理。 表面淬火前，可进行正火或调质预热处理。 正火 预热处理
4、化学热处理的基本过程 、
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 、将钢材和介质加热到高温， 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。 同时介质在高温下分解，产生活性原子。 b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散， 表层（扩散层）形成固溶体 固溶体或 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
c、渗碳后的热处理 、
零件渗碳后，应进行热处理“淬火 低温回火 低温回火” 零件渗碳后，应进行热处理“淬火+低温回火”
6、固体渗碳 、
采用固体渗碳剂：碳粒 碳酸盐 采用固体渗碳剂：碳粒+碳酸盐
原理： 原理： 900～950℃ ～ ℃ BaCO3 BaO+CO2 C（碳粒）+CO2 （碳粒） 2CO 2CO [C]+CO2
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。 、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。 2、渗碳目的： 、渗碳目的： 提高钢表层的含碳量， 热处理后 提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
要解决这一问题， 要解决这一问题，可以采用化学热处理的 方法。 方法。 化学热处理与物理热处理最大的区别是前 改变了钢的化学成分。 者改变了钢的化学成分。
铝合金压铸件表面热处理的方法
铝合金压铸件表面热处理的方法铝合金铸件的热处理是指按某一热处理规范，控制加热温度、保温时间和冷却速度，改变合金的组织，其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。
铝合金铸件的热处理工艺可以分为如下四类：1。
退火处理将铝合金铸件加热到较高的温度，一般约为300℃左右，保温一定的时间后，随炉冷却到室温的工艺称为退火。
在退火过程中固溶体发生分解，第二相质点发生聚集，可以消除铸件的内应力，稳定铸件尺寸，减少变形，增大铸件的塑性。
2。
固溶处理把铸件加热到尽可能高的温度，接近于共晶体的熔点，在该温度下保持足够长的时间，并随后快速冷却，使强化组元最大限度的溶解，这种高温状态被固定保存到室温，该过程称为固溶处理。
固溶处理可以提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。
固溶处理的效果主要取决于下列三个因素：(1)固溶处理温度。
温度越高，强化元素溶解速度越快，强化效果越好。
一般加热温度的上限低于合金开始过烧温度，而加热温度的下限应使强化组元尽可能多地溶入固溶体中。
为了获得最好的固溶强化效果，而又不便合金过烧，有时采用分级加热的办法，即在低熔点共晶温度下保温，使组元扩散溶解后，低熔点共晶不存在，再升到更高的温度进行保温和淬火。
固溶处理时，还应当注意加热的升温速度不宜过快，以免铸件发生变形和局部聚集的低熔点组织熔化而产生过烧。
固溶热处理的悴火转移时间应尽可能地短，一般应不大于15s，以免合金元素的扩散析出而降低合金的性能。
(2)保温时间。
保温时间是由强化元素的溶解速度来决定的，这取决于合金的种类、成分、组织、铸造方法和铸件的形状及壁厚。
铸造铝合金的保温时间比变形铝合金要长得多，通常由试验确定，一般的砂型铸件比同类型的金属型铸件要延长20%-25%。
(3)冷却速度。
淬火时给予铸件的冷却速度越大，使固溶体自高温状态保存下来的过饱和度也越高，从而使铸件获得高的力学性能，但同时所形成的内应力也越大，使铸件变形的可能性也越大。
表面热处理
表面热处理表面热处理是指通过对材料表面进行一系列的加热和冷却操作，以改变其物理、化学和机械性能的过程。
这是一种常用的金属加工工艺，广泛应用于各个领域，包括汽车、航空航天、机械制造等行业。
本文将介绍表面热处理的原理、常见方法和应用。
一、表面热处理的原理表面热处理的原理是通过加热材料表面使其达到一定温度，然后进行相应的冷却过程。
这样可以改变材料的结构和性能，使其具备更好的硬度、耐磨性、韧性等特性。
表面热处理的原理主要包括几个方面：1. 固溶处理：将材料加热至固溶温度，然后保持一定时间，使固溶体中的多种相溶于一体。
通过固溶处理可以消除材料的偏析和晶粒的过大，提高材料的塑性和可加工性。
2. 相变处理：将材料加热至固相线以上温度，使其产生相变。
常见的相变有奥氏体转变、铁素体转变和马氏体转变等。
相变处理可以改变材料的组织结构，进而改变材料的硬度、强度和韧性等性能。
3. 淬火处理：将材料迅速冷却至室温以下，使其快速固化。
这样可以使材料形成较硬的组织结构，提高材料的硬度和强度。
淬火处理可以通过控制冷却速度和淬火介质的选择来实现不同的效果。
4. 回火处理：将淬硬材料加热至一定温度，然后进行适当的保温时间，最后冷却至室温。
回火处理可以消除淬火应力和提高材料的韧性、塑性和强度。
二、表面热处理的常见方法表面热处理的常见方法包括淬火、回火、等离子表面合金化、表面沉积等。
下面分别介绍这些方法的原理和应用。
1. 淬火：淬火是指将材料加热至固溶温度，然后迅速冷却至室温以下。
这样可以使材料形成硬而脆的马氏体组织，提高材料的硬度和强度。
淬火常用于工具钢、汽车零部件等材料的加工过程中。
2. 回火：回火是指将淬硬材料加热至一定温度，然后保温一段时间，最后冷却至室温。
回火可以消除淬火应力，提高材料的韧性、塑性和强度。
回火常用于工具制造、弹簧制造等领域。
3. 等离子表面合金化：等离子表面合金化是指利用等离子体技术，在材料表面形成一层合金层。
表面热处理的方法
表面热处理的方法
表面热处理是一种通过改变金属表面的组织和性能来改善材料性能的工艺。
以下是几种常见的表面热处理方法：
1. 淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却（通常是用水或油）。
这会使金属表面变硬，但内部仍然保持韧性。
2. 回火：在淬火后，将金属重新加热到较低温度，以减轻淬火过程中的应力并提高韧性。
回火可以调整金属的硬度和韧性，使其适应特定的应用需求。
3. 渗碳：将金属置于含碳介质中，使碳原子渗入表面。
这会提高金属表面的硬度和耐磨性。
4. 氮化：将金属暴露在氨气等含氮介质中，使氮原子渗入表面。
氮化处理可以提高金属的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
5. 表面淬火：通过感应加热或火焰加热等方法，仅对金属表面进行局部淬火。
这种方法可以在不改变整体材料性质的情况下，提高特定区域的硬度和耐磨性。
6. 激光淬火：使用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，实现局部淬火。
激光淬火可以实现高精度的加热控制，适用于特定形状和尺寸的零件。
这些表面热处理方法可以根据不同的材料和应用需求进行选择和组合。
它们可以改善金属材料的表面性能，如硬度、耐磨性、疲劳寿命和耐腐蚀性，从而延长零件的使用寿命并提高其性能。
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表面热处理方法、特点和应用
表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)，
或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
火焰表面淬火
用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却
淬透层深度一般为2-6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。
表面硬度：钢可达HRC65，灰铸铁为HRC40-48，合金铸铁为HRC43-52
这种方法简便，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用
适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，如大型轴类、大模数齿轮等
常用钢材为中碳钢，如35、45及中碳合金结构钢(合金元素<3%)，如40Cr，65Mn等，还可用于灰铸铁、合金铸铁件。
碳含量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素过高，则易碎裂，因此，以含碳量右0.35-0.5%之间的碳素钢最适宜。
感应加热表面淬火;将工件放入感应器中,使工件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度后,立即喷水冷却,使工件表层淬火,从而获得非常细小的针状马氏体组织。
根据电流频率,感应加热表面淬火,可以分为:
高频淬火;100-1000kHz. 中频淬火;1-10kHz. 工频淬火;50Hz
1表层硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有较低的脆性：
2疲劳强度，冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20-30%：
3变形小：
4淬火层深度易于控制：
5淬火时不易氧化和脱碳：
6可采用较便宜的低淬透性钢：
7操作易于实现机械化和自动化,生产率高
8电流频率愈高，淬透层愈薄。
高频淬火一般1-2mm，中频淬火一般3-5mm，工频淬火能到>=10-15mm
表面淬火零件的中间热处理是调质
表面淬火缺点：处理复杂零件比渗碳困难
常用中碳钢(0.4-0.5%C)和中碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金结构钢，以及铸铁。
一般零件淬透层深度为半径的1/10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。
对于小直径10-20mm的零件，建议用较深的淬透层深度,即可达半径的1/5；
对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径1/10以下。
1，工作于摩擦条件下的零件，如一般小齿轮、轴
45、40Cr、42MnVB；高频淬火，淬深1.5-2mm
2，承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等
45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨铸铁；中频淬火，淬深3-5mm
3承受扭曲、压力负荷的大型零件，如冷轧辊等
9Cr2Mo、9Cr2W；工频淬火，淬深>=10-15mm
表面淬火、普通淬火后碳钢的疲劳强度比较
含碳量% 热处理方法扭转弯曲疲劳强度
0.33 高频表面淬火600
0.33 火焰表面淬火350
0.33 电炉内整体加热淬火90
0.41 高频表面淬火 600
0.41 电炉内整体加热淬火110
0.41 正火 130
0.63 高频表面淬火 360
0.63 火焰表面淬火 390
0.63 电炉内整体加热淬火 150
化学热处理(渗碳、渗氮等)内容略。
摘至化学工业出版社、成大先主编<机械设计手册第三版第1卷>1-306页。