高手總結！一組圖看懂金屬表面處理工藝
2022-03-22 15:21:19
作者：熱處理生態圈 來源：熱處理生態圈
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表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。表面處理的目的是滿足產品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。 對于金屬鑄件，我們比較常用的表面處理方法是，機械打磨，化學處理，表面熱處理，噴涂表面等。
一、表面熱處理
表面淬火
表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。
表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
感應加熱
利用交變電流在工件表面感應巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。
感應加熱分為：
1.高頻感應加熱，頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm；
2.中頻感應加熱，頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm；
3.工頻感應加熱，頻率為50Hz，淬硬層深度10-15mm。
火焰加熱
利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質量不易控制。
激光加熱
利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質量好。
激光表面強化可分為激光相變強化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。
激光表面強化主要用于局部強化的零件，如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導軌、高速鋼刀具、齒輪及內燃機缸套等。
發藍和磷化
發藍
鋼材或鋼件在空氣-水蒸氣或化學藥物中加熱到適當溫度使其表面形成一層藍色或黑色氧化膜的工藝。也稱發黑。
常用于精密儀器、光學儀器、工具、硬度塊及機械行業中的標準件等。
磷化
工件（鋼鐵或鋁、鋅件）浸入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉換膜的過程，稱之為磷化。
磷化廣泛應用于防蝕技術，金屬冷變形加工工業。
二、化學表面熱處理
化學表面熱處理
化學熱處理是將工件置于特定介質中加熱保溫，使介質中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織，進而改變其性能的熱處理工藝。
化學熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。根據滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。 化學熱處理過程包括分解、吸收、擴散三個基本過程。
常用的化學熱處理：
滲碳、滲氮（俗稱氮化）、碳氮共滲（俗稱氰化和軟氮化）等。滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。
發藍、磷化可以歸為表面處理，不屬于化學熱處理。
滲碳和氮化
三、表面形變強化
表面形變強化
表面形變強化指使鋼件在常溫下發生塑性變形，以提高其表面硬度并產生有利的殘余壓應力分布的表面強化工藝。工藝簡單，成本低廉，是提高鋼件抗疲勞能力，延長其使用壽命的重要工藝措施。
噴丸
噴丸強化是將大量高速運動的彈丸噴射到零件表面上，猶如無數個小錘錘擊金屬表面，使零件表層和次表層發生一定的塑性變形而實現強化的一種技術。
應用：形狀較復雜的零件，在磨削、電鍍等工序后進行。
滾壓處理
利用自由旋轉的淬火鋼滾子對鋼件的已加工表面進行滾壓，使之產生塑性變形，壓平鋼件表面的粗糙凸峰，形成有利的殘余壓應力，從而提高工件的耐磨性和抗疲勞能力。
應用：圓柱面、錐面、平面等形狀比較簡單的零件
表面脹光（擠光或擠壓）
表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形狀的脹光工具擠過工件已加工的內孔，以獲得準確，光潔和強化的表面。
四、表面覆層強化
表面覆層強化
表面覆層強化是通過物理或化學的方法在金屬表面涂覆一層或多層其他金屬或非金屬的表面強化工藝。
目的：提高鋼件的耐磨性、耐蝕性、耐熱性或進行表面裝飾。
金屬噴涂技術
將金屬粉末加熱至熔化或半熔化狀態，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂。
利用熱噴涂技術可改善材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。
廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術在內的幾乎所有領域。
金屬鍍層
在基體材料的表面覆上一層或多層金屬鍍層，可以顯著改善其耐磨性、耐蝕性和耐熱性，或獲得其他特殊性能。有電鍍、化學鍍、復合鍍、滲鍍、熱浸鍍、真空蒸鍍、噴鍍、離子鍍、濺射等方法。
金屬碳化物覆層～氣相沉積法
氣相沉積技術是指將含有沉積元素的氣相物質，通過物理或化學的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術。
根據沉積過程的原理不同，氣相沉積技術可分為物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）兩大類。
物理氣相沉積（PVD）
物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術。
物理沉積技術主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍三種基本方法。
物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優點。
廣泛用于機械、航空航天、電子、光學和輕工業等領域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導電、絕緣、光學、磁性、壓電、滑潤、超導等薄膜。
化學氣相沉積（CVD）
化學氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。
由于化學氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學、光學等特殊性能，已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業領域。
五、表面潔化及裝飾
拋光
拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預加工狀況不同，拋光后的Ra值可達1.6～0.008 mm。
機械拋光
包括輪式拋光、滾筒拋光和振動拋光。
化學拋光
將金屬零件浸入特制的化學溶液中，利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現象實現零件表面的拋光。
電化學拋光
電化學拋光與化學拋光類似，不同點是還要通以直流電，工件接陽報，產生陽極溶解，也是利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現象進行拋光的。
涂裝
涂裝工藝
常見涂裝工藝有：刷涂、自動浸涂、手工噴涂（含高壓無氣噴涂）、淋涂、幕簾淋涂、流化床涂覆、輥涂、靜電噴涂等。
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