表面強(qiáng)化技術(shù)第一頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

適用范圍：選擇合理的噴丸強(qiáng)化工藝可以使結(jié)構(gòu)鋼，高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鈦合金、鎳基或鐵基熱強(qiáng)合金等材料的疲勞強(qiáng)度得到顯著提高。凡承受循環(huán)(交變)載荷或在腐蝕環(huán)境中承受恒定載荷的零件．如彈簧類、齒輪類、葉片類。軸類，鏈條類等均可通過(guò)噴丸強(qiáng)化技術(shù)提高使用壽命。彈丸材料：黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，常用的有鋼丸，鑄鐵丸、玻璃丸、不銹鋼丸，硬質(zhì)合金丸等。彈丸要求：近似球形、實(shí)心無(wú)尖角；具有一定的沖擊韌性和較高的硬度。彈丸直徑一般為0.05~1.5mm，彈丸越細(xì)獲得的零件表面粗糙度越小，反之越高。彈丸選擇：黑色金屬零件用鋼丸，鑄鐵丸或玻璃丸，有色金屬零件應(yīng)避免采用鋼丸或鑄鐵丸，以免零件表面與附著的鐵粉產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。工藝參數(shù)(決定強(qiáng)化效果)：彈丸直徑，彈丸硬度、彈丸速度、彈丸流量及噴射角度，通常采用噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率來(lái)評(píng)定噴丸強(qiáng)化的效果。常用方法：風(fēng)動(dòng)旋片式和機(jī)械離心式噴丸。第二頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、表面熱處理強(qiáng)化

和表面化學(xué)熱處理強(qiáng)化

1、表面熱處理：定義：通過(guò)對(duì)零件表層加熱，冷卻，表層發(fā)生相變，從而改變表層組織和性能而不改變成分的一種技術(shù)，它是最基本、應(yīng)用最廣泛的表面強(qiáng)化技術(shù)之一。原理：當(dāng)零件表面層快速加熱時(shí)，零件截面上的溫度分布是不均勻的，表層溫度高而且由表及里逐漸降低。當(dāng)表面的溫度超過(guò)相變點(diǎn)以上達(dá)到奧氏體狀態(tài)時(shí)，隨后的快冷使表面獲得馬氏體組織，而零件的心部仍保留原組織狀態(tài)，表面得到硬化層，這樣就達(dá)到強(qiáng)化零件表面的目的。常用方法：高頻和中頻感應(yīng)加熱表面淬火，火焰加熱表面淬火，接觸電阻加熱表面淬火，浴爐(高溫鹽浴爐)加熱表面淬火等。以上除接觸電阻加熱表面淬火外，其它均為常規(guī)的熱處理方法。第三頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．表面化學(xué)熱處理強(qiáng)化

定義：利用合金元素?cái)U(kuò)散性能，使合金元素滲入到零件金屬表層的一種熱處理方法。原理：工件置于含有滲入元素的活性介質(zhì)中加熱到一定溫度，使活性介質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散并釋放出欲滲入元素的活性原子。活性原子被表面吸附并溶入表面，溶人表面的原子向金屬表層擴(kuò)散滲入形成一定厚度的擴(kuò)散層，從而改變表層的成分、組織和性能。優(yōu)點(diǎn)：提高金屬表面的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，提高表面疲勞強(qiáng)度，提高表面的耐腐蝕性，使金屬表面具有良好的抗粘著能力和低的摩擦系數(shù)。常用方法：滲硼(可提高表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性)，滲碳、滲氮、碳氮共滲(可提高表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度)，滲金屬(滲入金屬大多數(shù)為W、Mo、V、Cr等，它們與碳形成碳化物，硬度極高、耐磨性很好、抗粘著能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)小)等。第四頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、電火花強(qiáng)化P68

定義：通過(guò)電火花的放電作用把一種導(dǎo)電材料涂敷熔滲到另一種導(dǎo)電材料的表面，從而改變后者表面的性能。(如把硬質(zhì)合金材料涂到用碳素鋼制成的各類刀具、量具及零件表面，可大幅提高其表面硬度(硬度可達(dá)70～74HRC)、增加耐磨性、耐腐蝕性，提高使用壽命1～2倍。)適用范圍：上述各類零件的表面強(qiáng)化和磨損部位的修補(bǔ)。原理：在電極與工件之間接直流或交流電，振動(dòng)器使電極與工件之間的放電間隙頻繁發(fā)生變化并不斷產(chǎn)生火花放電，經(jīng)多次放電并相應(yīng)移動(dòng)電極的位置，就使電極材料熔結(jié)覆蓋在工件表面上，從而形成強(qiáng)化層。第五頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

金屬零件表面之所以能夠強(qiáng)化，是由于在脈沖放電作用下，金屬表面發(fā)生超高速淬火、滲氮、滲碳及電極材料的轉(zhuǎn)移四個(gè)方面的物理化學(xué)變化。(1)超高速淬火電火花放電使工件表面極小面積的金屬熔化。由于放電時(shí)間很短暫，而被加熱的金屬周圍是大量的冷金屬，所以被加熱金屬急速冷卻下來(lái)，形成了超高速淬火。(2)滲氮電火花放電區(qū)域內(nèi)，空氣中的氮分子被電離，它和熔化的金屬中的有關(guān)元素化合成高硬度的金屬氮化物，如氮化鐵、氮化鉻等。(3)滲碳來(lái)自石墨電極或周圍介質(zhì)中的碳元素因融于熔化的金屬中而形成碳化物，如碳化鐵、碳化鉻等。(4)電極材料的轉(zhuǎn)移在壓力和電火花放電的條件下，電極材料接觸轉(zhuǎn)移到工件金屬熔化表面，有關(guān)金屬合金元素(W、Ti、Cr等)迅速擴(kuò)散到金屬表面，形成強(qiáng)化層。

電火花表面強(qiáng)化層的金相組織變化、強(qiáng)化層厚度、硬度及耐磨性、耐腐蝕性等均與電極材料、工件材料及強(qiáng)化條件有關(guān)。

第六頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電火花表面強(qiáng)化的特點(diǎn)：

1)強(qiáng)化在空氣介質(zhì)中進(jìn)行，不需要特殊復(fù)雜的處理裝置和設(shè)施。2)可用于機(jī)械零件，工模夾具、量具、刃具的局部表面處理，強(qiáng)化前不需經(jīng)過(guò)特殊預(yù)處理。3)強(qiáng)化時(shí)，可根據(jù)工件表面的不同要求選擇適當(dāng)?shù)碾姌O材料，以提高表面硬度，增加耐磨性、耐腐蝕性。4)強(qiáng)化層厚度可以通過(guò)電氣參數(shù)和強(qiáng)化時(shí)間進(jìn)行控制。5)強(qiáng)化過(guò)程變形非常小，因此可安排為末道工序。6)由于有一定的強(qiáng)化層厚度，所以電火花表面強(qiáng)化既可用于提高零件的硬度及耐磨性又可用于磨損件的修復(fù)。第七頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、激光表面處理

意義：高能密度表面處理技術(shù)中的一種主要手段，在一定條件下它具有傳統(tǒng)表面處理技術(shù)或其它高能密度表面處理技術(shù)不能或不易達(dá)到的特點(diǎn)，所以它已用于汽車，冶金，石油，機(jī)床，以及刀具、模具等的生產(chǎn)和修復(fù)中，正顯示出越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景。目的：改變表面層的成分和顯微結(jié)構(gòu)，從而提高表面性能。1．激光的特點(diǎn)(1)高方向性(2)高功率密度(3)高單色性第八頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

2．激光表面處理原理：激光束向金屬表面層進(jìn)行熱傳遞，金屬表層和其所吸引的激光進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換。由于光子能穿過(guò)金屬的能力極低，僅能使金屬表面的一薄層溫度升高，加之金屬導(dǎo)帶電子的平均自由時(shí)間只有10-3s左右，因此，這種交換和熱平衡的建立是非常迅速的。從理論上分析，在激光加熱過(guò)程中，金屬表面極薄層的溫度在微秒(10-6s)級(jí)，甚至納秒(10-9s)級(jí)或皮秒(10-12s)級(jí)內(nèi)就能達(dá)到相變或熔化溫度。

3．激光表面處理設(shè)備：4．激光表面處理技術(shù)：（1）激光表面強(qiáng)化（2）激光表面涂敷（3）激光表面非晶態(tài)處理（4）激光表面合金化（5）激光氣相沉積第九頁(yè)，共十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、電子束表面處理

原理：當(dāng)高速電子束照射到金屬表面時(shí)，電子能深入金屬表面一定深度，與基體金屬的原子核發(fā)生彈性碰撞。而與基體金屬的電子碰撞可看作主要能量傳遞，這種能量傳遞立即以熱能形式傳給金屬表層原子，使金屬表層溫度迅速升高。比較：電子束加熱與激光加熱不同，激光加熱時(shí)金屬表面吸收光子能量，激光并未穿過(guò)金屬表面。所以電子束加熱的金屬深度和尺寸都比激光大。1．電子束表面處理主要特點(diǎn)(1)加熱和冷卻速度快(2)與激光相比，使用成