第3章 金属热处理及表面改性【课件】.pptVIP

第3章 金属热处理及表面改性 3.1 钢的热处理原理 共析钢奥氏体化过程 珠光体转变 过冷奥氏体转变产物（共析钢） 3.2 钢的普通热处理工艺 3.3 钢的表面热处理 3.4 合金元素在钢中的作用 3.5 金属塑性变形的影响 化学气相沉积 (4) 表面改性 材料的表面特性是材料最重要的特性之一，随着高分子材料工业的发展，对高分子材料不仅要求其内在性能要好，而且对表面性能的要求也越来越高。诸如印刷、粘合、涂装、染色、电镀、防雾，都要求高分子材料有适当的表面性能。 高聚物表面改性的方法有化学改性和物理改性，包括等离子体表面改性、火焰表面改性、化学药品处理、高聚物涂敷、电极沉淀等多种处理方法。其目的主要在于改变高聚物表面的化学结构或物理特性，使低表面能或化学惰性的塑料表面引入某些极性单元，从而使其具有合适的表面特性，满足表面需要。 一、表面处理概述 表面处理技术就是通过各种工艺手段，赋予表面不同于基体材料的组织结构、化学组成，因而具有不同于基体材料的特殊性能。诸如高硬度、高疲劳强度、高耐磨耐蚀性、抗高温氧化性等。 二、表面处理的作用 1、腐蚀保护性 2、抗磨性 3、电性能 4、耐热性 5、光学特性 3.7 金属材料的表面改性 6、电磁特性 7、密封性 8、装饰性 9、耐疲劳性、保油性、焊接性等。 三、表面处理的分类 1、按工艺特点分 电镀：利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。包括合金电镀、复合电镀、电刷镀、非金属电镀等。 涂装：指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层。 堆焊：用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接法。通常用来修复磨损和崩裂部分。 热喷涂：是将熔融状态的喷涂材料，通过高速气流使其雾化喷射在零件表面上，形成喷涂层的一种金属表面加工方法。包括火焰丝材喷涂、火焰粉末喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂及爆炸喷涂等。 热渗镀：用加热扩散的方法把一种或几种元素渗入基体金属 的表面，形成一扩散合金层。包括直接渗镀法、等离子渗镀和复合渗镀法。 化学转化膜：它是金属表层原子与介质中的阴离子相互反应，在金属表面生成附着力良好的隔离层。包括阳极氧化、化学氧化、磷酸盐膜、铬酸盐膜和草酸盐膜。 金属着色：为防止金属腐蚀和装饰目的，对金属制件表面进行的着色处理技术。包括电化学着色、化学着色和染料着色。 气相沉积：利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层。分化学气相沉积和物理气相沉积。 三束改性：包括电子束技术、离子束技术和激光束技术。 2、按学科特点分 表面合金化技术：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光熔敷、热渗镀等。 表面覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属着色、热浸镀等。 表面组织转化技术：包括激光、电子束热处理技术，以及喷丸、滚压等表面加工硬化技术。 四、常用表面强化技术 1、钢铁氧化、磷化与镀层钝化 生产中为了对工件表面进行有效的保护，使工件表面形成一层均匀致密的薄膜，以提高工件表面的防锈性能及减摩性能。 (1) 氧化处理 将钢铁工件在沸腾的含浓碱和氧化剂（亚硝酸钠或硝酸钠）溶液中加热，使其表面形成厚约0.5~1.5μm致密的氧化膜，由于氧化膜呈深黑蓝色，故又称为发蓝处理或煮黑。 发蓝处理既可以防止金属腐蚀和机械磨损，又可作为装饰性加工工序。其对零件尺寸和表面粗糙度影响不大，并能在处理过程中消除内应力。 (2) 磷化处理 将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在其表面形成5~15μm厚的磷化膜。磷化膜为多孔膜层，它能使基体表面的吸附性、耐蚀性、减摩性得到改善。 ③形成形变织构 在塑性变形量很大时(30~90%)，伴随着晶粒的转动，各晶粒的位向将与外力的方向趋于一致，晶粒趋向于整齐排列，这种现象称为择优取向，所形成的有序化结构称为形变织构。 形变织构形成后会使金属材料呈现明显的各向异性，这对金属材料的后续加工和使用性能都有不利的影响。例如，用有织构的板材冲制筒形零件时，由于板材各个方向的变形能力不同，冲出的产品厚薄不均匀，边缘不整齐，形成“制耳”现象。 冲压件的“制耳”现象 ④产生残余内应力 残余内应力，是指外力去除后，残留在金属内部且平衡于金属内部的应力。产生内应力的原因主要是由于金属在外力作用下所产生的内部变形不均匀，以及变形金属中各部分相互间的牵制作用所致。 内应力可分为三类。第一类内应力(宏观内应力)，是由于金属材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的平衡内应力，如表层与心部变形不同所形成的平衡内应力；第二类内应力(微观内应力)，是金属材料晶粒之间，晶粒内部或亚晶粒之间变形不均匀造成的微观范围内的平衡内应力；第三类内应力(晶格畸变内应力)，