表面材料强化范文

表面材料强化范文表面材料强化范文 表面材料强化刘志伟 常州大学材料科学与工程学院材料082 关键 词强化热处理表面材料强化是指采用某种工艺手段是材料表面获得 与其基体材料的组织结构性能不同的一种技术 材料经表面改性处理后 既能发挥基体材料的力学性能 又能使材 料表面获得各种特殊性能 如耐磨 耐腐蚀 耐高温 合适的射线 吸收 辐射和反射能力 超导性能 润滑 绝缘 储氢等 表面技术可以掩盖基体材料的表面缺陷 延长材料和构件的 使用寿命 节约稀贵材料 节约能源 改善环境 并对种高科技的 发展具有重要作用 便面材料强化技术的研究和应用已有多年历史 20世纪70年代中期以来 国际上出现了表面材料强化热 表面材料 强化技术越来越受到人们的重视 传统的表面强化方法 工艺上属于热处理的范畴 而近代发展起来的激光 电子束 离子束等表面强化方法 不仅将 一些高新技术应用于材料的表面强化 而且在工艺上已经超出了传 统的热处理范畴 形成了新的技术领域 因此现在的表面强化技术可以从不同的角度形成多种分类方法 按 表层强化技术的物理化学过程进行分类 大致可分为五大类表面变 形强化 表面热处理强化 化学热处理强化 表面冶金强化 表面 薄膜强化 下面就各个详细介绍一下 表面强化处理过后的太阳镜表面强化处理后的零件1 表面变形强化 通过机械的方法使金属表面层发生塑性变形 从而形成高硬度和高 强度的硬化层 这种表面强化方法称为表面变形强化 也称为加工 硬化 包括喷丸 喷砂 冷挤压 滚压 冷碾和冲击 爆炸冲击强化等 这些方法的特点是强化层位错密度增高 亚晶结构细化 从而使其 硬度和强度提高 表面粗糙度值减小 能显著提高零件的表面疲劳 强度和降低疲劳缺口的敏感性 这种强化方法工艺简单 效果显著 硬化层和基体之间不存在明显 的界限 结构连贯 不易在使用中脱落 其多数方法工业中得到应用滚动体的表面撞击强化就是这类方法的 应用 精密碾压已成为新的套圈加工和强化方法 2 表面热处理强化利用固态相变 通过快速加热的方法对零件的表 面层进行淬火处理称为表面热处理 俗称表面淬火 包括火焰加热淬火 高 中 频感应加热淬火 激光加热或电子束加 热淬火等 这些方法的特点是表面局部加热淬火 工件变形小 加热速度快 生产效率高 加热时间短 表面氧化脱碳很轻微 该方法特别是对提高承受一定冲击载荷的大型和特大型零件的耐磨 性和疲劳强度效果显著 3 化学热处理强化利用某种元素的固态扩散渗入 来改变金属表面 层的化学成分 以实现表面强化的方法称为化学热处理强化 也称 之为扩散热处理 包括渗硼 渗金属 渗碳及碳氮共渗 渗氮及氮碳共渗 渗硫及硫 氮碳共渗 渗铬 渗铝及铬铝硅共渗 石墨化渗层等等 种类繁多 特点各异 渗入元素或溶入基体金属形成固溶体 或与其他金属元素结合形成 化合物 总之渗入元素即能改变表面层的化学成分 又可以得到不同的相结 构 渗碳零件的处理工艺和滚针轴承套的表面渗氮强化处理均属这一类 强化方法 4 表面冶金强化利用工件表面层金属的重新融化和凝固 以得到预 期的成分或组织的表面强化处理技术称为表面冶金强化 包括表面自溶性合金或复合粉末涂层 表面融化结晶或非晶态处理 表面合金化等方法 特点是采用高能量密度的快速加热 将金属表面层或涂覆于金属表 面的合金化材料熔化 随后靠自己冷却进行凝固以得到特殊结构或 特定性能的强化层 这种特殊的结构或许是细化的晶体组织 也或许是过饱和相 亚稳 相 甚至是非晶体组织 这取决于表面冶金的工艺参数和方法 滚动轴承行业在微型轴承工作表面做过激光加热强化研究 效果良 好 5 表面薄膜强化应用物理的或化学的方法 在金属表面涂覆于基体 材料性能不同的强化膜层 称为表面薄膜强化 它包括电镀 化学镀 镀铬 镀镍 镀铜 镀银等 以及复合镀 刷 镀或转化处理等 也包括近年来发展较快的高新技术如CVD PVD P CVD 等气相沉积薄膜强化方法和离子注入表面强化技术 也称 原子冶金技术 等等 它们共同的特点是均能在工作表面形成特定性能的薄膜 以强化表 面的耐磨性 耐疲劳 耐腐蚀和自润滑等性能 例如离子注入技术强化轴承工作表面 能使轴承工作表面的耐磨性 耐蚀性 和抗接触疲劳性能都得到显著提高 从而使零件的使用 寿命得到成倍的增长 综上所述 现代的科学发展与表面工程密不可分 最主要的就是材 料强化处理技术 在这个基础上 通过各种学科和技术的相互交叉和渗透 表面材料 强化的处理技术逐渐在进步在发展 应用也更加广泛 必将为人类社会的进步作出更大的贡献 当然 在发展的同时也体现了一些问题 怎样更加高效的利用好此技术 怎样设计更环保的可行方法 怎样 实现低碳无污染或者低污染 这些都是表面强化技术所面临的难题 在现在提倡环保低碳绿色科学的同时 我们要更加理性的看待经济 与环境的关系 表面技术实施后产生的污染也将困扰着我们 顺应大时代的步伐 统筹兼顾应用表面强化技术 改善