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常用表面處理及熱處理

發布時間:2024-09-25 瀏覽次數:48389次

1. 表面處理方法

通過表面處理提高表面層硬度, 或在表面行成耐磨及耐蝕的合金或化合物, 不改變原有物質性質, 但用另一表面取代原有表面.以下為三種常見的表面涂覆方法:

  • 熱噴涂 (熔射): 將噴涂材料熔融, 通過高速氣流/火焰流/等離子焰流使其霧化, 噴射在基體表面上形成覆蓋層.涂層材料和基體材料非常廣泛, 金屬及其合金/塑料/陶瓷/及復合材料均可.

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  • 電鍍: 相當經濟地給基體材料鍍上多種金屬. 鍍層厚度易控制, 基體材料不加熱, 熱變形小.

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  • 沉積法: 依靠有機金屬化合物的分解, 環境與基體表面間熱力學的勢差或真空中蒸氣凝聚行成薄的覆蓋層.可以準確控制覆蓋層的厚度和成分, 可以形成復合(多層)覆蓋層.

金屬表面鍍層處理 (耐蝕)

名稱

優  點

缺  點

厚 度

鍍鋅

1.在干燥空氣中比較穩定, 不易變色

2.腐蝕后生成氧化物或碳酸鋅薄膜, 可防止鋅繼續氧化

3.鍍鋅成本低, 加工方便, 效果良好

1. 在酸/澗及硫化物中極易受腐蝕

2. 不宜在摩擦件的鍍層

0.007~0.01

0.01~0.02

0.02~0.05

鍍鉻

1.在潮濕/澗/硫化物及有機酸中非常穩定

2.鍍層附著力強,硬度高HV800~1000,耐磨性好

3.光反射性強(裝飾美觀)及耐熱性較高

1.鍍層硬/脆容易脫落,具有多孔性

2.在鋼鐵件表面直接鍍鉻防腐是不合理的,應為多層(鍍銅->鎳->鉻)

0.001~0.007

0.02~0.06

0.06~1.0

鍍銅

1.具有較高導電性, 與基體結合牢固

2可做其它電鍍底層,防止滲碳的保護層

3.常用軸瓦上減少摩擦及作裝飾用

1.在空氣中不太穩定易于氧化

2.具有正電位,不能很好防護其它金屬不被腐蝕

0.01~0.03

0.02~0.2

鍍鎳

1.穩定性好,不易變色,具有很好耐腐蝕性

2鍍層硬度高,易于拋光,有較高光反射性,美觀

1.具有多孔性

2.價格比較貴,多采用銅錫合金代替

0.01~0.02

鍍錫

1.較高的化學穩定性,硫化物對錫不起作用,其化合物無毒

2.焊接性很好


0.01~0.02

備注: 金屬表面處理防腐蝕另有發黑處理.    

2.熱處理方法

根據熱處理的溫度要求分為 : 

  • 高溫處理, 溫度約800°C以上 (淬火/正火)

  • 低溫處理, 溫度在150°C~720°C之間 (回火/退火)


     鋼的熱處理

方  法

說    明

應     用

退火

將零件加熱臨界溫度保溫一段時間后,緩慢冷卻(一般采用爐冷)

用來消除零件內應力, 降低硬度便于加工, 細化晶粒, 改善組織, 增加韌性

正火

將零件加熱到臨界點溫度以上, 保溫一段時間后用空氣冷卻, 速度比退火快

常用于低碳鋼及中碳鋼零件, 使其組織細化, 增加強度與韌性, 減少內應力, 改善切削性能

淬火

將零件加熱到臨界點溫度以上, 保溫一段時間后用鹽水/水或油急速冷卻下來

用來提高零件的硬度和強度極限, 但淬火時會引起內應力使鋼變脆, 所以淬火后必須回火

回火

將零件加熱到臨界點以下溫度, 然后在空氣或油中緩慢冷卻下來        

用來消除淬火后脆性和內應力, 提高鋼的塑性和沖擊韌性

調質

淬火后高溫回火

用來使零件獲得高的韌性和足夠的強度, 大多是比較重要零件經過調質處理

表面淬火

在零件表面加熱后急速冷卻

使零件表層有高的硬度和耐磨性, 而心部保持原有的強度和韌性

時效

零件加熱一定溫度時, 保持10小時以上時間, 隨爐或空氣中緩慢冷卻

用來消除內應力, 穩定組織及尺寸

     常用淬火后最高硬度

鋼號

最高硬度 HRC

鋼號

最高硬度 HRC

鋼號

最高硬度 HRC

25

HRB>110(95)

60

>57 (40)

40 Cr

>50 (40)

35

>50 (40)

40Mn

>50 (45)

40CrMnTi

>53 (40)

40

>50 (45)

60Mn

>55 (45)

35CrMo

>50 (40)

45

>55 (45)

65Mn

>55 (45)

42CrMo

>>55 (45)

55

>55 (45)

20Cr

>40 (30)

40CrNi

>>55 (43)

備注: 括號內數值為淬火后一般可達硬度

金屬表面層熱處理及應用 (硬度 / 耐磨)

材 料

處理方法

處理溫度

°C

特   點

備   注

鋼鐵

滲碳

(表面淬火)

800~950

隨后淬火

高表面硬度與韌性的心部相結合

滲碳是將碳擴散到基體的低碳鋼中, 可固體滲碳或液體滲碳

碳氮共滲

720~900

隨后淬火

滲碳提高表面硬度, 氮化增加抗粘附能力

用鹽浴或氣體法把碳/氮擴散入表面

氣體/鹽浴滲氮

500~570

產生高的表面硬度及抗粘附能力

氣體滲氮在含有氨氣的爐內

鹽浴滲氮在氯化物或氯化物溶液內

鹽浴軟滲氮

540~600

改善耐磨及耐疲勞性能

鹽浴處理, 加入碳及氮, 在熔液內通入空氣, 加速氮化

硫氰共滲

540~600

抗粘附/耐磨/耐疲勞, 表面硫化層起固體潤滑劑作用

在氰化的鹽浴中使碳/氮及硫共滲入基體材料, 加速硫化

低溫電解滲硫

180~200

硫化鐵產生良好的抗粘附性, 處理溫度低, 變形小

經滲碳或淬硬后再在鹽浴中滲硫

磷化處理

40~100

抗粘附, 有助于磨合, 表面多孔適宜存潤滑油

用化學或電化學處理產生的無機鹽轉化薄膜

鋁合金

電解沉積

200

適宜與鉻/鎳/鉬/鋼配偶, 磨合好

電解沉積后作擴散處理

轉化膜


耐磨/ 耐蝕


              










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