金属材料处理技术-ppt课件.ppt

1、1ppt课件第一节第一节 材料处理的发展简介材料处理的发展简介第二节第二节 金属材料处理技术金属材料处理技术第三节第三节 热处理技术热处理技术第四节第四节 表面处理技术表面处理技术2ppt课件 早在公元前早在公元前770770前前222222年，中国人在生产实践中年，中国人在生产实践中就就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过

2、淬火的。显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 中国出土的西汉中国出土的西汉(公元前公元前206公元公元24)中山靖王中山靖王墓中墓中 的宝剑的宝剑,心部含碳量为心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达，而表面含碳量却达 0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手手 艺艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。的秘密，不肯外传，因而发展很慢。3ppt课件 1863年，证明了钢在加热和冷却时，内部会年，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬硬 相。

3、相。 法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺 初步奠定了理论基础。初步奠定了理论基础。 20世纪世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，年代以来，热处理技术运用等离子场，发展了离子渗氮、渗碳工艺发展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。4ppt课件 在机械零件制造过程中，为了提高和获得金属材料在机械零件制造过程中，为了提高和获

4、得金属材料的物理、化学以及机械性能，人们常常采取一定的工艺的物理、化学以及机械性能，人们常常采取一定的工艺方法，通过对材料的表面或内部进行加工处理，从而获方法，通过对材料的表面或内部进行加工处理，从而获得与基体材料不同的各种特性，这就是材料处理技术。得与基体材料不同的各种特性，这就是材料处理技术。 一一. .金属材料处理技术的含义金属材料处理技术的含义二二. .金属材料处理技术的方法金属材料处理技术的方法常用的处理方法常用的处理方法 热处理热处理和和表面处理技术表面处理技术。 5ppt课件一一. . 热处理热处理(Heat Treatment)(Heat Treatment) 将固态金属或合金

5、，采用适当的方式进行加热、保温和将固态金属或合金，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，改变材料内部组织结构，从而获得改善材料性能的工冷却，改变材料内部组织结构，从而获得改善材料性能的工艺。其工艺过程通常可用温度艺。其工艺过程通常可用温度时间坐标的工艺曲线来表示。时间坐标的工艺曲线来表示。 1. 1. 热处理的分类热处理的分类 热处理工艺按其工序位置可分为热处理工艺按其工序位置可分为预备热处理预备热处理和和最终热处最终热处理理。 预备热处理预备热处理可以改善材料的加工工艺性能，为后续工序可以改善材料的加工工艺性能，为后续工序作好组织和性能的准备。作好组织和性能的准备。 6ppt课件热处理的分类如

6、下图热处理的分类如下图： 最终热处理最终热处理可以提高金属材料的使用性能，充分发挥其可以提高金属材料的使用性能，充分发挥其性能潜力。性能潜力。 钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。以获得不同的使用性能。 7ppt课件 钢铁材料热处理是

7、通过加热、保温和冷却方式借钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。 钢铁材料的强韧化主要有两个途径：钢铁材料的强韧化主要有两个途径：一是对钢铁材料实施热处理；一是对钢铁材料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。合金化原理），以改善钢的性能。2. 2. 钢铁材料的热处理钢铁材料的热处理8ppt课件q 钢在加热时，实际钢在加热时，实

8、际转变温度往往要偏离平转变温度往往要偏离平衡的临界温度，冷却时衡的临界温度，冷却时也是如此。随着加热和也是如此。随着加热和冷却速度的增加，滞后冷却速度的增加，滞后现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母“C C”，如，如A AC1C1、A AC3C3、A ACmCm等；把冷却时的临界温度标以字母等；把冷却时的临界温度标以字母“r r”，如，如A Ar1r1、A Ar3r3、A Armrm等等。9ppt课件 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为钢在加热时奥氏体的形成过程又称为。以。以共析钢的奥氏体形成过程为例。共析钢的奥氏体形成过程为例。 F铁素体

9、铁素体 A奥氏体奥氏体 Fe3C渗碳体渗碳体10ppt课件q 钢的普通热处理钢的普通热处理 将钢加热到将钢加热到适适当温度当温度 ，保温一保温一定时间，然后缓慢定时间，然后缓慢冷却（随炉或埋在冷却（随炉或埋在砂中或石灰中）砂中或石灰中）的的热处理工艺。热处理工艺。11ppt课件名称名称目的目的工艺制度工艺制度组织组织应用应用完全完全退火退火细化晶粒，消除铸细化晶粒，消除铸造偏析，降低硬度造偏析，降低硬度，提高塑性，提高塑性加热到加热到AC32050，炉冷至，炉冷至550 左右空冷左右空冷 FP亚共析钢的亚共析钢的铸、锻、轧铸、锻、轧件，焊接件件，焊接件球化球化退火退火降低硬度，改善切降低硬度，

10、改善切削性能，提高塑性削性能，提高塑性韧性，为淬火作组韧性，为淬火作组织准备织准备加热到加热到AC12040，然后缓，然后缓冷冷片状珠光体和片状珠光体和网状渗碳体组网状渗碳体组织转变为球状织转变为球状共析、过共共析、过共析钢及合金析钢及合金钢的锻件、钢的锻件、轧件等轧件等扩散扩散退火退火改善或消除枝晶偏改善或消除枝晶偏析，使成分均匀化析，使成分均匀化加热到加热到Tm-100200 ，先缓冷，先缓冷，后空冷，后空冷粗大组织（组粗大组织（组织严重过烧）织严重过烧）合金钢铸锭合金钢铸锭及大型铸钢及大型铸钢件或铸件件或铸件再结晶再结晶退火退火消除加工硬化，提消除加工硬化，提高塑性高塑性加热到再结晶温加

11、热到再结晶温度，再空冷度，再空冷变形晶粒变成变形晶粒变成细小的等轴晶细小的等轴晶冷变形加工冷变形加工的制品的制品去应力去应力退火退火消除残余应力，提消除残余应力，提高尺寸稳定性高尺寸稳定性加热到加热到500650 缓冷至缓冷至200 空冷空冷 无变化无变化铸、锻、焊铸、锻、焊、冷压件及、冷压件及机加工件机加工件12ppt课件 正火是将钢加热到正火是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或（亚共析钢）或Acm（共析、过共析（共析、过共析钢）以上钢）以上3050C，保温一定时间后，在静止的空气中冷却，保温一定时间后，在静止的空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺方法。得到珠光体类组织的热处理工艺方法。由于

12、正火比退火加热温由于正火比退火加热温度略高，冷却速度大，故珠光体的分散度大，先共析铁素体的度略高，冷却速度大，故珠光体的分散度大，先共析铁素体的数量少，因而数量少，因而, ,正火后强度、硬度较高。正火后强度、硬度较高。用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。亚共析钢采用正火来调整硬度，改切削加工性能。亚共析钢采用正火来调整硬度，改切削加工性能。过共析钢的正火可消除网状碳化物。过共析钢的正火可消除网状碳化物。13ppt课件淬火是将钢加热到淬火是将钢加热到A AC1C1或或 A AC3C3以上温度并保温，出以上温度并保温，出炉快速冷却，使奥氏体转变成

13、为马氏体的热处理工艺。炉快速冷却，使奥氏体转变成为马氏体的热处理工艺。 提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并通过回火处提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并通过回火处理可获得既有较高的强度、硬度，又有一定弹性、韧性理可获得既有较高的强度、硬度，又有一定弹性、韧性的具有优良综合机械性能的工件。的具有优良综合机械性能的工件。 马马氏体是氏体是碳碳在在FeFe中的中的过饱过饱和固溶体，和固溶体，具有非常高的强度和硬具有非常高的强度和硬度度。所以所以，马马氏体氏体转变转变是强化金是强化金属属的重要途的重要途径径之一。之一。 14ppt课件 浸入方式的根本原则是保证工浸入方式的根本原则是保证工件最均匀地冷却，

14、具体操作如图件最均匀地冷却，具体操作如图223 3所示。厚薄不匀的工件，厚的部分所示。厚薄不匀的工件，厚的部分应先浸入淬火剂中；细长的工件，应先浸入淬火剂中；细长的工件，如钻头、挫刀、轴等，应垂直地浸如钻头、挫刀、轴等，应垂直地浸入淬火剂中；薄而平的工件，如圆入淬火剂中；薄而平的工件，如圆盘铣刀等，不能平着放入而必须立盘铣刀等，不能平着放入而必须立着放入淬火剂中；薄壁环状工件，着放入淬火剂中；薄壁环状工件，必须沿其轴线垂直于液面方向浸入；必须沿其轴线垂直于液面方向浸入；截面不均匀的工件，应斜着浸入淬截面不均匀的工件，应斜着浸入淬火剂中，使工件各部分的冷却速度火剂中，使工件各部分的冷却速度接近。

15、接近。 主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。： 一般用作合金钢和某些小型复杂碳素钢件的淬火。一般用作合金钢和某些小型复杂碳素钢件的淬火。：为了减少零件淬火时的变形，盐浴也常用作淬火介质，为了减少零件淬火时的变形，盐浴也常用作淬火介质， 主要用于分级淬火和等温淬火。主要用于分级淬火和等温淬火。15ppt课件 淬火保温时间主要根据钢的成分特点、加热介质和淬火保温时间主要根据钢的成分特点、加热介质和零件尺寸来确定。零件尺寸来确定。 含碳量越高，含合金元素越多，导热性越差，则含碳量越高，含合金元素越多，导热性越差，则 保温时间就越长；保温时间就越长；

16、零件尺寸越大，保温时间越长；零件尺寸越大，保温时间越长；生产中常根据经验确定保温时间。生产中常根据经验确定保温时间。16ppt课件 回火的目的是降低应力和脆性，获得回火马氏体组织，使钢具回火的目的是降低应力和脆性，获得回火马氏体组织，使钢具有高的硬度、强度和耐磨性。低温回火一般用来处理要求高硬度和高有高的硬度、强度和耐磨性。低温回火一般用来处理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滚动轴承和渗碳件等。（耐磨性的工件，如刀具、量具、滚动轴承和渗碳件等。（HRC60HRC60）1 1）低温回火（）低温回火（150150250250） 回火是将淬火后的钢重新加热到回火是将淬火后的钢重新加热到Ac

17、1Ac1以下某一温度范围以下某一温度范围( (大大大低于退火、正火和淬火时的加热温度大低于退火、正火和淬火时的加热温度) )，保温后在空气中、，保温后在空气中、油或水中冷却的热处理工艺。回火的目的是减小或消除工件在油或水中冷却的热处理工艺。回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。 根据回火温度的不根据回火温度的不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火。同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火。17ppt课件3 3）高温回火

18、（）高温回火（500500650650） 回火的目的是具备良好的综合机械性能（较高的强度、塑性、回火的目的是具备良好的综合机械性能（较高的强度、塑性、韧性），得到回火索氏体组织。韧性），得到回火索氏体组织。 回火的目的是获得回火屈氏体，具备高的弹性极限和韧性，并回火的目的是获得回火屈氏体，具备高的弹性极限和韧性，并保持一定的硬度，主要用于各种弹簧，锻模、压铸模等模具。保持一定的硬度，主要用于各种弹簧，锻模、压铸模等模具。（35HRC4535HRC45） 一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零

19、件，特别是那些在交变负荷下工作处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200HB200350350之间。之间。 2 2）中温回火（）中温回火（350350500500）18ppt课件q 钢的表面热处理钢的表面热处理(steel

20、surface treatment ) 很多机器零件，如曲轴、齿轮、凸轮、机床导轨等，很多机器零件，如曲轴、齿轮、凸轮、机床导轨等，是在冲击载荷和强烈的摩擦条件下工作的，要求表面层坚是在冲击载荷和强烈的摩擦条件下工作的，要求表面层坚硬耐磨，不易产生疲劳破坏，而心部则要求有足够的塑性硬耐磨，不易产生疲劳破坏，而心部则要求有足够的塑性和韧性。显然，采用整体热处理是难以达到上述要求的，和韧性。显然，采用整体热处理是难以达到上述要求的，这时可通过对工作这时可通过对工作表面表面采取强化热处理，即采取强化热处理，即表面表面热处理热处理(Surface Heat Treatment)(Surface Hea

21、t Treatment)的方法解决。的方法解决。 常用的表面热处理方法有常用的表面热处理方法有表面表面淬火淬火和和化学热处理化学热处理两种。两种。 19ppt课件 表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得迅速冷却，仅使表面层获得高硬度的淬火马氏体高硬度的淬火马氏体，而心，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。部仍保持淬火前组织的热处理方法。火焰表面淬火火焰表面淬火是用氧炔焰等高温热源将工件表面迅是用氧炔焰等高温热源将工件表面迅速加热到形变温度以上，然后立即进行低温回火，或利速加热到形变温度以上，然后立即进行低温回火，或利用工

22、件内部余热自身回火。这种方法可获得用工件内部余热自身回火。这种方法可获得2 26mm6mm的淬的淬透深度，设备简单，成本低，适于单件或小批量生产。透深度，设备简单，成本低，适于单件或小批量生产。20ppt课件感应加热表面淬火的特点：感应加热表面淬火的特点： 淬火温度高于一般淬火温度。淬火温度高于一般淬火温度。 淬火后马氏体晶粒细化，表淬火后马氏体晶粒细化，表 层硬度比普通淬火高层硬度比普通淬火高2 23HRC3HRC。 表层存在很大的残余压应力。表层存在很大的残余压应力。 不易产生变形和氧化脱碳。不易产生变形和氧化脱碳。 易于实现机械化与自动化。感应加热淬火后，为了减易于实现机械化与自动化。感

23、应加热淬火后，为了减 小淬火应力和降低脆性，需进行小淬火应力和降低脆性，需进行170170200200低温回火。低温回火。 感应加热是利用电磁感应原理，感应加热是利用电磁感应原理，利用感应电流通过工件利用感应电流通过工件产生热效应（集肤效应），产生热效应（集肤效应），表层感应电流密度大，温度高；心表层感应电流密度大，温度高；心部几乎不受热。部几乎不受热。21ppt课件 化学热处理是将工件放在一定的介质中加热和保温，使介质化学热处理是将工件放在一定的介质中加热和保温，使介质中的某些元素渗入工件表层，从而改变表层的化学成分、组织和性中的某些元素渗入工件表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能的热处

24、理工艺。通过化学热处理可提高工件表面的硬度和耐磨性，能的热处理工艺。通过化学热处理可提高工件表面的硬度和耐磨性，也可提高工件表面的耐蚀性、耐热性等。常用的化学热处理有渗碳、也可提高工件表面的耐蚀性、耐热性等。常用的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗硼、铝、铬、硅等。渗氮、碳氮共渗以及渗硼、铝、铬、硅等。基本过程基本过程： 钢件加热时，化学介质分解出渗入元素的活性原子；钢件加热时，化学介质分解出渗入元素的活性原子； 活性原子被钢件表面吸附和溶解；活性原子被钢件表面吸附和溶解； 原子由表面向内部扩散，形成一定的扩散层。原子由表面向内部扩散，形成一定的扩散层。 22ppt课件 将钢放入渗碳的介质

25、中加热并保温，使活性碳原子将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗入钢的表层的工艺称为渗碳渗碳。其目的是其目的是通过渗碳通过渗碳及随后的淬火和低温回火，及随后的淬火和低温回火，使表面获得高碳回火马氏使表面获得高碳回火马氏体，具有高硬度、耐磨性体，具有高硬度、耐磨性和抗疲劳性能；而心部为和抗疲劳性能；而心部为低碳回火马氏体或索氏体，低碳回火马氏体或索氏体，具有一定的强度和良好的具有一定的强度和良好的韧性配合。韧性配合。气体渗碳示意图气体渗碳示意图23ppt课件1）渗碳方法）渗碳方法 渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳

26、。目前广泛应用的是气体渗碳法。应用的是气体渗碳法。2）渗碳后的热处理）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。二次淬火法。渗碳后的淬火和低温回火示意图渗碳后的淬火和低温回火示意图24ppt课件 渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处理工艺。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、理工艺。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。热硬性和耐蚀

27、性等。 常用的渗氮方法有常用的渗氮方法有气体渗氮气体渗氮、离子渗氮、离子渗氮、氮碳共渗氮碳共渗（软氮化）（软氮化）等。生产中应用较多的是气体渗氮。等。生产中应用较多的是气体渗氮。 1 1）渗氮方法）渗氮方法25ppt课件 碳氮共渗新介质的研制是金属热处理研究的一个重要碳氮共渗新介质的研制是金属热处理研究的一个重要领域。领域。 早期使用的早期使用的NaCN等氰盐均有剧毒，现已禁用。新等氰盐均有剧毒，现已禁用。新一代碳氮共渗介质往往同时考虑工艺性能和环保两方面的一代碳氮共渗介质往往同时考虑工艺性能和环保两方面的因素。常用的介质是煤气和氨气的混合物。因素。常用的介质是煤气和氨气的混合物。 碳氮共渗碳

28、氮共渗是同时向钢件表面渗入碳和氮原子的化学热是同时向钢件表面渗入碳和氮原子的化学热处理工艺，也俗称为处理工艺，也俗称为氰化氰化。碳氮共渗零件的性能介于渗碳。碳氮共渗零件的性能介于渗碳与渗氮零件之间。与渗氮零件之间。 26ppt课件q 钢的热处理新工艺介绍钢的热处理新工艺介绍 利用可控气氛，即通过精确计量和微机控制技术对利用可控气氛，即通过精确计量和微机控制技术对炉内的气体组分加以控制。如含碳液体或气体的分解和炉内的气体组分加以控制。如含碳液体或气体的分解和裂解的碳浓度的控制。裂解的碳浓度的控制。 在真空炉中受真空气氛保护，可防止工件氧化、减小变在真空炉中受真空气氛保护，可防止工件氧化、减小变形

29、，但容易引起元素挥发。适于中小型零件的处理。形，但容易引起元素挥发。适于中小型零件的处理。27ppt课件 目前，实际生产中还采用以下先进工艺：利用高能目前，实际生产中还采用以下先进工艺：利用高能量密度对零件作超高速加热，然后自激淬火，具有不氧量密度对零件作超高速加热，然后自激淬火，具有不氧化、不脱碳、变形小、表面光洁，提高硬度、耐磨性和化、不脱碳、变形小、表面光洁，提高硬度、耐磨性和疲劳强度等的疲劳强度等的高频和超高频脉冲热处理高频和超高频脉冲热处理和和激光热处理激光热处理以以及及电子束热处理电子束热处理。 强韧化处理强韧化处理是指同时提高钢件强度和韧性的热处理。是指同时提高钢件强度和韧性的热

30、处理。 将钢在一定的温度条件下，通过数次快速加热和冷却将钢在一定的温度条件下，通过数次快速加热和冷却等方法以获得极细组织，从而达到强韧化的目的。等方法以获得极细组织，从而达到强韧化的目的。 28ppt课件 形变热处理形变热处理是指将变形强化和热处理强化结合起来是指将变形强化和热处理强化结合起来的工艺方法。的工艺方法。 形变热处理工艺示意图形变热处理工艺示意图29ppt课件第四节第四节 表面处理技术表面处理技术一一. 金属表面处理的概念：金属表面处理的概念： 在金属基体材料表面形成一层与基体的机械，物理，在金属基体材料表面形成一层与基体的机械，物理，化学性能不同的工艺方法化学性能不同的工艺方法-

31、Surface treatment。二二. 金属表面处理的目的：金属表面处理的目的： 三三. 金属表面处理方法：金属表面处理方法： 表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。表面處理的目的可以分四大類表面處理的目的可以分四大類: (1) 美觀美觀(appearance). (2) 防護防護(protection) (3) 特殊表面性質特殊表面性質(special surface properties) (4) 機械或工程性質機械或工程性質(mechanical or engineering properties) 30ppt课件 工件在加工、运输、存放等过程中，表面往往

32、带有氧化皮、铁锈工件在加工、运输、存放等过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。要合深层能牢固地制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。要合深层能牢固地附着在工件表面上，在表面处理前就必须对工件表面进行清理，否则，不附着在工件表面上，在表面处理前就必须对工件表面进行清理，否则，不仅影响涂层与金属的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即仅影响涂层与金属的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀，使涂层剥落，影响工件的机械性能和使有涂层防护下也能继续腐蚀，使涂层剥落，影响工件的机械性能和使用寿命。使用寿命。 表面处理应注意：表

33、面处理应注意：为提供良好的工件表面，表面处理有以下几点需注意：为提供良好的工件表面，表面处理有以下几点需注意： 1、无油污及水分、无油污及水分 2、无锈迹及氧化物、无锈迹及氧化物 3、无粘附性杂质、无粘附性杂质 4、无酸碱等残留物、无酸碱等残留物 5、工件表面有一定的粗糙度、工件表面有一定的粗糙度 表面前处理的方法：表面前处理的方法：31ppt课件1.手工处理：手工处理： 如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理

34、不彻底。2.化学处理：化学处理： 主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊）清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理。的钢丝刷辊）清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理。 尼龙刷辊尼龙刷辊 32ppt课件四四. 金属表面处理技术的分类：金属表面处理

35、技术的分类： 主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。抛光法也就是刷辊在主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去转刷去氧化氧化铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。但抛丸灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件内表面但抛丸灵活性差，受场地限制，清理

36、工件时有些盲目性，在工件内表面易产生清理不到的死角。设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件易产生清理不到的死角。设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。 钢丝刷辊钢丝刷辊3.机械处理：机械处理：33ppt课件 1.表面精加工处理表面精加工处理 (机械强化处理机械强化处理)2.表面改质处理表面改质处理 （转化膜处理转化膜处理）3.表面被覆技术表面被覆技术 金属表面处理技术类型与效果比较金属表面处理技术类型与效果比较每一类的具体手法和效果比较可以查看下表。每一类的具体手法和效果比较可以查看下表。 对于金属材料，常

37、用的表面处理技术大致可以分为三大类：对于金属材料，常用的表面处理技术大致可以分为三大类： 34ppt课件（一）、表面机械强化（一）、表面机械强化 工业中常采用机械处理方法来清理、强化及光整金属表工业中常采用机械处理方法来清理、强化及光整金属表面，如喷丸处理、滚压加工、内孔挤压以及磨光和抛光等，其面，如喷丸处理、滚压加工、内孔挤压以及磨光和抛光等，其中喷丸喷砂处理、抛光处理在生产中应用很广泛。中喷丸喷砂处理、抛光处理在生产中应用很广泛。1、 喷丸处理喷丸处理 1.1 概念概念 喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面

38、发生塑性变形，从而达到强化表面和强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸改变表面状态的一种工艺方法。喷丸分为喷丸和喷砂分为喷丸和喷砂，喷砂适用喷砂适用于工件表面要求较高的清理。于工件表面要求较高的清理。 1.2 常用的喷丸有以下几种：常用的喷丸有以下几种：铸铁弹丸、钢弹丸、玻璃弹丸、砂丸等。铸铁弹丸、钢弹丸、玻璃弹丸、砂丸等。其中黑色金属常选用铸铁弹丸、钢弹丸和玻璃弹丸，而有色金其中黑色金属常选用铸铁弹丸、钢弹丸和玻璃弹丸，而有色金属与不锈钢常用玻璃弹丸和不锈钢弹丸。属与不锈钢常用玻璃弹丸和不锈钢弹丸。 35ppt课件喷丸喷砂处理前后喷丸喷砂处理前后

39、36ppt课件 1.3 喷丸处理特点：喷丸处理特点： 工厂广泛采用的一种表面强化工艺，其设备简单、成本工厂广泛采用的一种表面强化工艺，其设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，但工作环境较低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，但工作环境较差。喷丸广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和差。喷丸广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、耐腐蚀性等。还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。焊件的残余应力等。 2、磨光和抛光、磨光和抛光 (1)磨光磨光 磨光是用磨光轮对零件表面进行加工，以获得平整光滑磨光是用

40、磨光轮对零件表面进行加工，以获得平整光滑磨面的一种表面处理方法。其作用在于去掉零件表面的锈蚀、磨面的一种表面处理方法。其作用在于去掉零件表面的锈蚀、砂眼、焊渣、划痕等缺陷，提高零件的表面平整度。砂眼、焊渣、划痕等缺陷，提高零件的表面平整度。 磨光分粗磨和细磨两种。磨光分粗磨和细磨两种。 (2)抛光抛光37ppt课件 抛光是镀层表面或零件表面装饰加工的最后一道工序，抛光是镀层表面或零件表面装饰加工的最后一道工序，其目的是消除磨光工序后残留在表面上的细微磨痕其目的是消除磨光工序后残留在表面上的细微磨痕,获得光获得光亮的外观。亮的外观。 抛光方法抛光方法: 机械、化学、电解等多种，常用的方法是抛光轮

41、抛光。机械、化学、电解等多种，常用的方法是抛光轮抛光。 抛光轮抛光：抛光轮抛光：是将数层圆形的布、呢绒、毛毯等叠缝成是将数层圆形的布、呢绒、毛毯等叠缝成车轮状，安装在抛光机轴上使其旋转进行抛光。车轮状，安装在抛光机轴上使其旋转进行抛光。常用抛光粉的种类、性能、用途如表21所示 38ppt课件（二）、转化膜处理（二）、转化膜处理 转化膜处理是将工件浸入某些溶液中，在一定条件下使其转化膜处理是将工件浸入某些溶液中，在一定条件下使其表面产生一层致密的保护膜，提高工件防腐蚀的能力，增加装表面产生一层致密的保护膜，提高工件防腐蚀的能力，增加装饰作用。饰作用。 常用的转化膜处理有常用的转化膜处理有氧化处理

42、氧化处理和和磷化处理磷化处理。 1、氧化处理、氧化处理 1.1 钢的氧化处理 将钢件在空气将钢件在空气水蒸气或化学药物中加热到适当温度，水蒸气或化学药物中加热到适当温度，使其表面形成一层蓝色使其表面形成一层蓝色(或黑色或黑色)的氧化膜，以改善钢的耐蚀的氧化膜，以改善钢的耐蚀性和外观，这种工艺称为氧化处理，又叫发蓝处理。性和外观，这种工艺称为氧化处理，又叫发蓝处理。 39ppt课件 氧化膜是一层致密而牢固的氧化膜是一层致密而牢固的Fe3O4薄膜，只有薄膜，只有0.51.5mm厚，对钢件的尺寸精度无影响。氧化处理后的钢件还要进行厚，对钢件的尺寸精度无影响。氧化处理后的钢件还要进行肥皂液浸渍处理和浸

43、油处理，以提高氧化膜的防腐蚀能力和肥皂液浸渍处理和浸油处理，以提高氧化膜的防腐蚀能力和润滑性能。润滑性能。 钢的氧化处理有以下基本工艺过程：钢的氧化处理有以下基本工艺过程： 氧化处理工艺不影响零件的精度，常用于仪器、仪表、氧化处理工艺不影响零件的精度，常用于仪器、仪表、工具、枪械及某些机械零件的表面，使其达到耐磨、耐蚀以工具、枪械及某些机械零件的表面，使其达到耐磨、耐蚀以及防护与装饰的目的。及防护与装饰的目的。 1.2 铝及其合金的氧化处理铝及其合金的氧化处理 40ppt课件 铝铝 (或铝合金或铝合金) 在自然条件下很容易生成致密的氧化膜，在自然条件下很容易生成致密的氧化膜，可以防止空气中水分

44、和有害气体的氧化和侵蚀，但是在碱性可以防止空气中水分和有害气体的氧化和侵蚀，但是在碱性和酸性溶液中易被腐蚀。为了在铝和铝合金表面获得更好的和酸性溶液中易被腐蚀。为了在铝和铝合金表面获得更好的保护氧化膜，应该进行氧化处理。保护氧化膜，应该进行氧化处理。 常用的处理方法有常用的处理方法有化学氧化法化学氧化法与与电化学氧化法电化学氧化法。 1.2.1 化学氧化法化学氧化法 把铝把铝(或铝合金或铝合金)零件放入化学溶液中进行氧化处理而获零件放入化学溶液中进行氧化处理而获得牢固的氧化膜，其厚度为得牢固的氧化膜，其厚度为0.34mm。 按处理溶液的性质可分碱性和酸性溶液氧化处理。按处理溶液的性质可分碱性和

45、酸性溶液氧化处理。 此方法适用于纯铝、铝镁、铝锰合金。化学氧化法主此方法适用于纯铝、铝镁、铝锰合金。化学氧化法主要用于提高铝和铝合金的耐蚀性和耐磨性，并且此工艺方要用于提高铝和铝合金的耐蚀性和耐磨性，并且此工艺方法操作简单，成本低，适于大批量生产。法操作简单，成本低，适于大批量生产。 41ppt课件1.2.2 电化学氧化法电化学氧化法 在电解液中使铝和铝合金表面形成氧化膜的方法，在电解液中使铝和铝合金表面形成氧化膜的方法，又称又称阳极氧化法阳极氧化法（anodic oxidation） ，将以铝，将以铝(或铝合金或铝合金)为阳极的工件置于电解液中，通电后阳极上产生氧气，为阳极的工件置于电解液中

46、，通电后阳极上产生氧气，使铝或铝合金发生化学或电化学溶解，结果在阳极表面使铝或铝合金发生化学或电化学溶解，结果在阳极表面形成一层氧化膜。形成一层氧化膜。 特点：特点： 阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能与抗蚀性能，而阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能与抗蚀性能，而且还具有较强的吸附性，采用不同的着色方法后，还可获且还具有较强的吸附性，采用不同的着色方法后，还可获得各种不同颜色的装饰外观。得各种不同颜色的装饰外观。 铝及铝合金氧化处理的基本工艺过程如下：铝及铝合金氧化处理的基本工艺过程如下： 42ppt课件样品：样品： 阳极氧化处理原理示意图：阳极氧化处理原理示意图： 铝阳极氧化的原理实质上就是水电

47、解的原理。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时当电流通过时, 将发生以下的反应：将发生以下的反应： 在阴极上在阴极上, 按下列反应放出按下列反应放出 H2：2H + 2e H2 在阳极上在阳极上, 4OH - 4e 2H2O O2, 析出的氧不仅析出的氧不仅 是分子态的氧是分子态的氧 (O2), 还包括原子氧还包括原子氧(O), 以及离子氧以及离子氧(O-2), 通常在反应中以分子氧表示。通常在反应中以分子氧表示。 作为阳极的铝被其上析出的作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化氧所氧化, 形成无水的形成无水的Al2O3膜：膜： 2AI + 3O = AI2O3 + 1675.7KJ

48、应指出应指出, 生成的氧并不是全部与铝作用生成的氧并不是全部与铝作用, 一部分以气态的形式析出。一部分以气态的形式析出。 氧化铝氧化铝薄层薄层 ，其厚度为，其厚度为520微米微米 ，硬质阳极氧化膜，硬质阳极氧化膜可达可达60200微米微米 。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250500千克平方毫米，良好的耐热性千克平方毫米，良好的耐热性 ，硬质阳极氧化，硬质阳极氧化膜熔点高达膜熔点高达2320K ，优良的绝缘性，优良的绝缘性 ，耐击穿电压高达，耐击穿电压高达2000V ，增强了抗腐蚀性能增强了抗腐蚀性能 ，在，在0.03NaC

49、l盐雾中经几千小时不盐雾中经几千小时不腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金（如铝、镁着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机及其合金等）都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。和建筑装饰等方面。 c 阴极

50、温度计电解液电解质直流电源冷冻装置43ppt课件2、磷化处理、磷化处理 工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。盐转换膜的过程，称之为磷化。 常用的磷化处理溶液为磷酸锰铁盐和磷酸锌溶液，磷化常用的磷化处理溶液为磷酸锰铁盐和磷酸锌溶液，磷化处理后的磷化膜厚度一般为处理后的磷化膜厚度一般为515mm，其抗腐蚀能力是发蓝，其抗腐蚀能力是发蓝处理的处理的210倍。倍。 磷化的目的主要是：磷化的目的主要是： 给基体金属