文档介绍：材料表面改性
本讲稿第一页，共四十二页
主要内容
一，表面
二，金属表面形变强化
三，表面淬火
四，化学热处理
五，离子化学热处理
本讲稿第二页，共四十二页
一，表面
1，理想表面
2，清洁表面
3，金属表层的组成
料。
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2，淬火方式（按加热方式分）
淬火两大类：（1）外热源加热表面淬火，如：火焰加热表面淬火；
(2)内热源加热表面淬火，主要有感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。
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3，淬火中的冷却
（1）喷射冷却法；（2）浸液冷却法
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四，化成热处理
1，概念，扩散机理，参数性能评估
2，钢的渗碳
3，钢的渗氮
4，碳氮共渗
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一项工艺技术，改变表层化成成分和组织。（表面淬火指改变表层的组织）
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
化成热处理基本过程
1，渗剂的分解
气体渗氮时常采用氨气分解：
2NH3 →3H2 + 2[N]
渗碳过程的基本反应（可加入催化剂）：
Na2CO3 →Na2O + CO2 BaCO3 →BaO+ CO2
CO2 + C →2CO 2CO→CO2 + [C]
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
化成热处理基本过程
2，吸附，
表面的缺陷处，如：钢的表面上存在大量的位错和晶界，为活性原子的渗入提供了方便的通道。
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
化成热处理基本过程（例子）
3，扩散过程
表面与内部存在着浓度差，要发生原子迁移现象，被渗元素的原子由浓度高处向低处迁移，发生扩散现象。
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
3，扩散过程 纯扩散，可在母相金属中形成无限固溶体（间隙、置换固溶体）
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
4，扩散过程的影响因素
主要影响因素为扩散系数：
一，温度影响
D = D0 e -Q/RT （ D0为扩散常数，R为气体常数，T为热力学温度，Q为扩散激活）
二，浓度的影响，在渗碳及碳氮共渗时，可采用强渗工艺
三，晶格类型的影响，C、N原子在体心立方的α-Fe中的扩散系数比在面心立方的γ-Fe中大
四，固溶体类型的影响（扩散激活能小）
五，固溶体中第三元素的影响
六，晶粒界面的影响（缺陷）
七，形变与应力的影响
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
渗层的性能评估
1，硬度
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1，概念，扩散机理，参数性能评估
渗层的性能评估（所渗物质所改变相对的性能）
渗碳：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。
氮化：提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性。
***化：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。
渗硼：提高表面硬度、耐磨性和耐蚀性。
渗硫：提高表面减磨性和抗咬合性。
渗铝：提高表面抗氧化性。
渗铬：提高表面抗氧化性、耐蚀 性和耐磨性。
渗硅：提高表面硬度、耐蚀性及抗氧化性。
渗锌：提高表面抗大气腐蚀性力。
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2，钢的渗碳
将钢件在碳的活性介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的一种表面化学热处理工艺。
工艺流程：锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工
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2，钢的渗碳
渗碳剂：CO或CH4 ，化学分解出[C]
影响因素：（1）渗碳温度越高，渗层越厚，
表面碳含量越高。（2）保温时间
技术要求：（1）表面碳含量，∼%
耐磨取上限，强韧性要求一定耐磨取下限。
（2）表层硬度，56∼63HRC
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2，钢的渗碳
固体渗碳
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2，钢的渗碳
气体渗碳
优点：生产效率高，渗层
质量好，劳动条件好。
缺点：渗层含碳量不易控
制，耗电量大。
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2，钢的渗碳
真空渗碳，新型
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2，钢的渗碳
渗碳后的热处理：（1）直接淬火低温回火法。（2）一次淬火低温回火法。（3）二次淬火低温回火法（细化心部组织，，消除渗层的网状碳化物）
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2，钢的渗碳
渗碳件质量的检验
如：金相实验；硬度测试；剥层化学分析法
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