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第六章 表面改性技术;第一节 金属表面形变强化表面形变强化是提高金属材料疲劳强度的重要工艺措施之一;在形变硬化层中产生两种变化：;奥赫弗尔特理论;喷丸产生的残余压应力;残余压应力;表面强化方法有效地提高了金属表面强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强度。;二、表面形变强化的主要方法及应用 ;2．内挤压 ;3．喷丸 ;KS1200D干式喷丸机;（二）喷丸表面形变强化工艺及应用 ;（3）钢丝切割弹丸 ;（4）玻璃弹丸;（6）聚合塑料弹丸;（7）液态喷丸介质;注意：强化用的弹丸与清理、成型、校形用的弹丸不同，必须是圆球形，不能有棱角毛刺，否则会损伤零件表面。 一般来说，黑色金属制件可以用铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸。 有色金属如铝合金、镁合金、钛合金和不锈钢制件则需采用不锈钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。 ;2．喷丸强化用的设备 ;（1）机械离心式喷丸机;（2）气动式喷丸机;气动式喷丸机根据弹丸进人喷嘴的方式又可分为： 吸人式、重力式和直接加压式三种。 吸入式喷丸机结构简单，多使用密度较小的玻璃弹丸或小尺寸金属弹丸，适用于工件尺寸较小、数量较少、弹丸大小经常变化的场合，如实验室等。 重力式喷丸机结构比吸人式复杂，适用于密度和直径较大的金属弹丸。 ;3．喷丸强化工艺参数的确定 ;弧高度与时间的关系;喷丸强度;（2）表面覆盖率试验;（3）选定喷九强化工艺参数;4．旋片喷丸工艺 ;5．喷丸表面质量及影响因素 ;喷丸表层的组织变化;（2）弹丸粒度对喷丸表面粗糙度的影响 ;;（3）弹丸硬度对喷丸表面形貌的影响;（5）喷丸表层的残余应力 ;残余压应力;渗碳钢经喷丸后的残余压应力;在相同喷丸压力下： 大直径弹丸喷丸后的压应力较低，压应力层较深； 小直径弹丸喷丸后表面压应力较高，压应力层较浅，且压应力值随深度下降很快。 对于表面有凹坑、凸台。划痕等缺陷或表面脱碳的工件，通常选用较大的弹丸，以获得较深的压应力层，使表面缺陷造成的应力集中减小到最低程度。 ;喷丸硬度的影响;喷丸速度对表层残余应力有明显影响;（6）不同表面处理后的表面残余应力的比较;6．喷丸强化的效果检验 ;;7．喷丸强化的应用实例 P173;第二节 表面热处理;一、表面淬火;表面淬火目的： ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; ② 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。;感应加热;火焰加热;①表面淬火用材料 ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。 含碳量过高，心部韧性下降； ⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。;机床导轨;②预备热处理 ⑴工艺： 对于结构钢为调质或正火。 前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。 ⑵目的: 为表面淬火作组织准备； 获得最终心部组织。;③表面淬火后的回火 采用低温回火，温度不高于200℃。 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。 ④表面淬火+低温回火后的组织 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。;感应加热表面淬火示意图;感应加热分为： 高频感应加热 频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm;中频感应加热 频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm。;工频感应加热 频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm;⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。 ⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。;第三节 金属表面化学热处理;与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。 ;常用的化学热处理： 渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。 渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。 化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。;①化学热处理的基本过程 ;②钢的渗碳是指向钢的表面渗入碳原子的过程。;气体渗碳法示意图;⑵ 固体渗碳法 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。 渗剂为木炭。 优点：操作简单； 缺点：渗速慢，劳动条件差。;④渗碳温度：为900-950℃。 渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）： 一般为0.5-2mm。;⑤渗碳后的热处理 淬火+低温回火, 回火温度为160-180℃。淬火方法有： ⑴ 预冷淬火法 渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。;⑵一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。 ⑶ 二次淬火法： 即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+30-50℃，细化心部；第二次加热为A