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沈陽金屬表面硬化處理-金屬表面硬化處理種類

表面工程技術圍繞腐蝕、摩擦、磨損和功能特性等因素,成為20世紀80年代世界上發展的十項關鍵技術之一，取得長足進展，形成一門新興學科——表面工程學。美國商業部將表面工程技術列入影響2l世紀人類生活的七大關鍵技術之一，與計算機科學、生命科學、新能源技術、新材料技術、信息技術和制造技術并列。

英國伯明翰大學教授Tom. Bell在上世紀八十年代初提出了表面工程的概念。他認為，表面工程是將材料表面和基體一起作為一個系統進行設計和改性，以期獲得材料表面和基體本身都不可能具有的優異性能，其效益成本比是很高的。

根據材料科學與工程的四個要素，即成分和組織結構——制備和加工——性能——使用性能之間的關系，表面工程技術同樣應是通過改變基體材料表面的化學成分或者采用某些工藝改變基體表面的組織結構并獲得相應性能，以滿足使用性能要求的工程技術。

具體說來，表面工程技術就是根據固體材料表面在具體使用環境中的失效機理和特殊性能要求，從各種表面改性技術、涂鍍技術和薄膜技術等機械、物理或化學方法中，選取為經濟、有效的工藝方法改變材料表面及近表面區的形態、化學成分、組織結構和應力狀況，從而提高材料抵御環境的能力，或賦予材料表面具有機械、裝飾、物理和某些特殊功能（如聲、電、光、磁及其轉換等功能）的系統工程技術。

沈陽金屬表面硬化處理-金屬表面硬化處理種類。

結構材料和工具材料的主要任務是保證其所制成的機械零件或工具在的工作條件下和的期限內能可靠地服役而不發生失效。斷裂、腐蝕和磨損是金屬材料制件的三種主要失效形式，據美國20世紀90年代初估算，這三種失效形式造成的經濟損失達3000多億美元，約占國民生成總值（GNP）的10%。三種失效形式所占比例相差不多，都超過GNP的3%，其中腐蝕所造成的經濟損失。我國也不例外，僅冶金礦山、農機、煤礦、電力和建材等部門的不完全統計，由于機件與材料抗磨損壽命低，每年因磨損報廢或更換的備件達100多萬噸，價值約20億人民幣。近年來，我國由國外引進近1000億美元的機械裝置，每年因磨損失效需要補充或更換的備件近10億美元。原國家科委對金屬腐蝕情況做過調查，每年損失達100～200億元人民幣。如果考慮金屬磨損、腐蝕造成的事故及維修等間接損失，其數值將相當可觀。除磨損和腐蝕之外，疲勞斷裂也往往是從受力的表面開始逐漸向內部發展的。因此，采用表面強化技術，提高機械零件的耐磨性和抗蝕性，從而提高機電產品質量、節省材料、節省能源，對于國民經濟的可持續發展有十分重要的意義。

常用的預先熱處理工藝有調質、淬火+回火、正火及退火。

①不銹鋼硬化前的預先熱處理一般采用淬火+回火，目的是為了消除加工應力和改善組織。對硬度要求不高的工件可采用退火處理。奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理。

②調質是結構鋼常用的預先熱處理工藝，調質的回火溫度至少要比硬化溫度高20～40℃。回火溫度越高，工件硬度越低，基體組織中碳化物彌散度愈小。因此，回火溫度應根據對基體性能和硬化層性能的要求綜合確定。調質后理想的組織是細小均勻分布的索氏體組織，不允許存在粗大的索氏體組織，也不允許有較多的游離鐵素體存在。

調質引起的脫碳對硬化層脆性和硬度影響很大，所以調質前的工件應留有足夠的加工余量，以保證機械加工時能將脫碳層全部切除。對硬化后要求變形很小的工件，在精加工前（如精磨）還應進行一次或多次穩定化處理，處理溫度應處于調質溫度和硬化溫度之間。調質后，若工件的硬度或金相組織不合格，允許返工。

③工、模具鋼硬化前的預先熱處理一般采用淬火+回火處理。

④正火預先熱處理只適用于對心部強度和韌性要求不高的工件，正火時冷卻速度不宜過慢。尺寸較大的工件不宜采用正火處理，因正火時過慢的冷卻速度會產生粗大組織，硬化后表面硬度低且不均勻。正火后不合格的工件允許返工。

⑤球鐵的預先熱處理多采用正火處理。

⑥退火處理在鈦合金中運用較多，結構鋼中極少采用退火處理。38CrMoAl鋼不允許采用退火處理，否則硬化層組織中易出現不利的針狀化合物。

⑦對于經過變形（如沖壓、鍛造、機加工等）的工件，應進行去應力退火處理，以減少變形。

還需說明的是，正火時冷卻速度不易過慢，調質時回火溫度不應過高，保溫時間不應太長。截面尺寸大的工件不易用正火態，而應調質處理，這是因為細小的原始組織比粗大的原始組織硬化后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度。

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