2016机电设备维修技术授课教案：表面强化技术.docVIP

机电设备维修技术 教学环节 项 目 实 施 项 目 内 容 第八节 表面强化技术 一、定义： 采用某种工艺手段使零件表面获得与基体材料的组织结构、性能不同的一种技术。 二、作用： 提高零件表面的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀等性能的方法。 三、常用方法： 1、表面机械强化： 喷丸强化：把高速运动的弹丸喷射到零件表面，使金属材料表面产生强烈的塑性变形，从而产生一次具有较高残余应力的冷作硬化层，即喷丸强化层。 作用：可提高材料的疲劳断裂抗力，防止疲劳失效，塑性变形与脆断，提高疲劳寿命。适合各种机械、航空、航海、石油、矿山、铁路、运输、重型机械、军械等。 零件喷丸强化后的特点 （1）零件受喷表面残余压应力的大小和压应力层的深度取决于受喷材料的性能和喷丸强度。材料的强度和硬度越高,压应力就越大,压应力层的深度就越浅,喷丸强度越高,压应力层的深度也越大。 （2）受喷表层的材料组织发生变化。 （3）受喷表面变得粗糙。受喷表面的粗糙度随着喷丸强度的提高、表层硬度的降低和弹丸尺寸的减小而变差。 （4）尺寸增大。受喷表面的金属被挤出,形成微小的金属波峰,故而尺寸增大。 液压强化：利用金刚石滚压或其他形式的滚压头，以一定的滚压力对零件表面进行滚压运动，使经过滚压的表面由于形变强化而产生硬化层，达到提高零件表面的力学性能的目的。 2、表面热处理强化和化学热处理强化： （1）表面热处理强化： 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。 为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。 表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等 （2）表面化学热处理强化： 化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是改变了工件表层的化学成分。 化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 （3）激光表面处理： 使用激光束进行加热，使工件表面迅速熔化一定深度的薄层，同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其与基体金属充分融合，冷凝后在模具表面获得厚度为10～1000μm具有特殊性能的合金层，冷却速度相当于激冷淬火 。 （4）电火花表面强化： 通过电火花的放电作用把一种导电材料涂敷熔渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者的表面性能。 2