表面强化技术分析.ppt

概述;表面形变强化 表面相变强化;8.1表面形变强化;一、原理;2.机理： 加工硬化机理。即随变形量的增加，金属强度硬度升高，塑性韧性下降。 原因：a、位错密度随变形量增加而增加，从而变形抗力增加；b、随变形量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍；c、随变形量增加，空位密度增加；d、几何硬化。;二、喷丸强化;例： 重要的焊接件的焊缝及热影响区采用受控喷丸后，拉应力可以转变为压应力，从而改善焊缝区域的疲劳强度。 汽车用钢板弹簧喷丸后疲劳寿命可延长5倍。; 例如：合金??强钢18Cr2Ni4WA，末喷丸处理前的疲劳寿命为1.38×105。次(裁荷+-600MPa)；经喷丸强化后的疲劳寿命达1.04×107(喷九后的表面压应力为800MPs)，疲劳寿命提高了74.3倍。 ;2.喷丸强化的设备 （1）叶轮式喷丸机 （2）气动式喷丸机;（1）叶轮式喷丸机 特点：叶轮式喷丸机中弹丸流的位置与速度都不易改变，常用于形状简单批量较大的工件。;（2）气动式喷丸机 特点：依靠调节空气压力来改变弹丸的速度，适合于表面形状复杂的零件和批量较小的生产条件。 ;技术关键： 是根据零件的材料和形状特点控制弹丸流的速度和控制零件表面与弹丸流的相对运动。 ;3.喷丸强化的弹丸 受控喷丸使用的弹丸有铸铁丸、铸钢丸、不锈钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸等。选择弹丸时，不仅要考虑零件的工艺要求，包括喷丸面预期的形变层深度、最大残余压应力值和表面粗糙度，还要考虑喷丸设备条件和弹丸的消耗等。 一般地，钢制零件选用铸钢或铸铁丸，以得到较深的塑性变形层和较大的残余压应力值，但是要求获得较低粗糙度表面时，常采用玻璃丸。不锈钢、铝合金、钛合金一般也采用玻璃丸。 ;4.受控喷丸对材料表面形貌与性能的影响 （1）对材料表面硬度影响 硬度大幅度提升，硬化层最高可达1.5mm。 （2）对材料表面粗糙度影响 （3）对疲劳寿命与抗应力腐蚀能力的影响 可以大幅度提高材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。例如，对纯铁、1Cr18Ni9Ti不锈钢、20钢、45钢和60Si2Mn钢进行喷丸以后，疲劳强度提高14%～47% 不等 。;5.受控喷丸技术的典型应用 主要应用承载的机械零件。如飞机起落架、框架、大梁、发动机，汽车车轴、叶片等。;6.喷丸新技术－旋片喷丸技术;6.喷丸新技术－塑料喷丸退漆;6.喷丸新技术－空气火焰超音速表面喷砂、喷丸;三、表面滚压技术;3.特点：表面改性层最大深度达5mm以上。 4.??用：只适合一些形状简单的平板类零件、轴类零件和沟槽类零件等，对形状复杂的零件表面就无法应用了。 ;四、孔挤压强化;;3.特点：孔挤压强化主要针对内孔要求抗疲劳其它方法又无法做到的工件，比如飞机上的重要零件，压印模挤压适用于大型零件及蒙皮等关键承载件的强化 ；旋压挤压适用于例如起落架等大型零件的内孔强化等。外力是缓慢、均匀地施加于工件表面。直接结果是使材料表面获得预先的压应力，提高其抗疲劳和抗应力腐蚀性能。;8.2表面相变强化;一、概述;3、表面淬火用材料 含碳量为0.4％-0.5％的中碳钢。 4、表面淬火后组织 表面：M回 心部：回火索氏体（调质处理）或铁素体+索氏体（正火）;5、特点： a、加热速度快（感应加热速度可达103℃ /s，激光加热则可达到105--109℃/s ）且加热温度要高于整体淬火的温度； b、冷却速度快； c、表面硬度高（其硬度比普通淬火高HRC2～4 ）； d、需预备热处理； e、适合中高碳钢。;二、感应加热表面淬火;基本过程：将工件放在有足够功率输出的感应线圈中，在高频交流磁场的作用下，产生很大的感应电流，并由于集肤效应而集中分布于工件表面，使表面迅速加热到钢相变点Ac3或Accm之上，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表面获得M。;2.特点： （1）加热速度范围宽，可在3～1000℃/s。加热时间短，一般几秒至几十秒就可以完成加热，因此晶粒更细，淬火后硬度更高。比一般淬火硬度高出2-4HRC，耐磨性较高。 （2）工艺参数容易调节和控制。因而工效很高，可以实现机械化作业，特别适合大批量生产。 （3）因为加热速度快，表面氧化脱碳少，表面质量高，无变形，可作为最终加工工序。 （4）需很大的设备投入，所以单件小批量生产时生产成本高。大型的工件淬火，它无法完成。设备无法移动，因此灵活性相对较差。 ;3、工艺流程和技术要点 ;（1）前期的预先处理 中高碳钢经过调质处理后，心部可以获得强度和韧性的最佳性能配合，使用中与表面淬硬层形成配合。 （2）表面硬度的选择 感应加热淬火后领件的硬度应根据零件的使用性能确定：a、用于摩擦部分，如曲轴颈常用HRC55～62，凸轮轴常用HRC56～64；b、用于压碎、扭转及剪切部分的零件，硬度应高一些，如锻锤锤头表面、汽车半轴、