金属表面处理金属表面加工工艺

表面处理是在基材表面人工形成一层与基材的机械、物理、化学性质不同的表层的技术方法。表面处理的目的是为了满足产品耐腐蚀、耐磨、装饰或其他特殊功能的要求。对于金属铸件，我们常见的表面处理方法有机械研磨、化学处理、表面热处理、表面喷涂等。

第一，表面热处理

表面硬化

表面淬火是指在不改变钢的化学成分和芯部结构的情况下，通过快速加热使表层奥氏体化来强化零件表面的热处理方法。

表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有火焰如氧乙炔或氧丙烷、感应电流、激光和电子束。

感应加热

通过交流电在工件表面感应出巨大的涡流来快速加热工件表面的方法。

感应加热分为:

1.高频感应加热，频率为250-300KHz，硬化层深度为0.5-2mm；；

2.中频感应加热，频率为2500-8000赫兹，硬化层深度为2-10毫米；

3.工频感应加热，频率为50Hz，硬化层深度为10-15mm。

火焰加热

乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但是质量不好控制。

激光加热

用高能量密度激光加热工件表面的方法。效率高，质量好。

激光表面强化可分为激光相变强化、激光表面合金化和激光熔覆。

激光表面强化主要用于局部强化的零件，如冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢工具、齿轮、内燃机缸套等。

蓝色和磷化

带青色的

将钢或钢零件在空气体-水蒸气或化学物质中加热到适当温度，在其表面形成蓝色或黑色氧化膜的过程。也叫黑化。

常用于机械工业中的精密仪器、光学仪器、工具、硬度块和标准件。

加磷

将工件(钢或铝或锌)浸入磷化液(某些酸性磷酸盐基溶液)中，在其表面形成一层不溶于水的结晶磷酸盐转化膜的过程称为磷化。

磷化广泛应用于防腐蚀技术和金属冷变形加工行业。

二、化学表面热处理

化学表面热处理

化学热处理是将工件置于特定的介质中加热保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层的化学成分和结构，进而改变其性能的热处理过程。

化学热处理也是在硬表面和硬表面获得韧性性能的方法之一。与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表面结构，而且改变其化学成分。根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、多元共渗、渗入其他元素等。化学热处理过程包括三个基本过程:分解、吸收和扩散。

常用的化学热处理:

渗碳、渗氮(俗称渗氮)、碳氮共渗(俗称氰化和软氮化)等等。渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。

发蓝和磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。

渗碳和渗氮

对比渗碳氮化目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，提高耐蚀性。用材含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。常用方法气体渗碳法、固体渗碳法、真空渗碳法气体氮化法、离子氮化法温度900～950℃500～570℃表面厚度一般为0.5～2mm不超过0.6～0.7mm优点–温度较低，硬度、耐磨性、抗疲劳性更高，耐蚀性更好，无需再热处理，可避免热处理带来的变形和其他缺陷缺点–工艺复杂，成本高，氮化层薄用途广泛用机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。

第三，表面形变强化

表面形变强化

表面形变强化是指钢件在室温下进行塑性变形，以提高其表面硬度并产生有利的残余压应力分布的表面强化过程。该工艺简单，成本低，是提高钢件抗疲劳性能，延长其使用寿命的重要技术措施。

喷丸

喷丸是一种在零件表面喷射大量高速弹丸的技术，就像无数小锤子击打金属表面一样，使零件的表面和亚表面发生一定的塑性变形，实现强化。

应用:形状复杂的零件经过磨削、电镀等工艺加工而成。

滚动处理

通过自由旋转的淬火钢轧辊滚压钢件的加工表面，使其发生塑性变形，使钢件表面的粗糙峰变平，形成良好的残余压应力，从而提高零件的耐磨性和抗疲劳性。

应用:圆柱面、圆锥面、平面等形状比较简单的零件。

表面膨胀(挤压或挤压)

表面胀形是在常温下，通过加工好的工件内孔，挤压直径略大于孔径的钢球或其他胀形工具，获得精确、光滑、强化的表面。

第四，表面涂层强化