金属表面热处理
定义
金属表面热处理是指通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的表面处理工艺。表表面热处理是钣金加工工艺流程，目的是为了获得高强度的表面层和有利的内应力分布，从而提高钣金加工件的坑疲劳性能和耐磨性能。
岳搏精密机械黎总为大家讲解金属表面热处理的几种方法：
接触电阻加热淬火
这种方法主要通过电极将小于5v的电压加在钣金件上，电极和工件接触并产生很大的电流，进而产生大量的电阻热，是金属表面温度加热到淬火所需温度；然后移开电极，温度传入工件内部后表面温度迅速冷却，达到淬火的目的。这种方法的有点是设备简单，操作方便，易于自动化，且工件变形极小。
点解加热淬火
通过将加工件放入酸碱或盐类水溶液的电解液中，工件接入阴极，电解槽呈阳极，接通电流后电解液被点解，并形成电阻体而产生热量，在工件表面温度加热到淬火温度后，断开电源电解质温度降低成为淬冷介质，使工件表面迅速冷却，这种方法工件变形小，适用于小零件的批量生产，处理时间短且操作简单。
激光热处理
通过激光聚焦的激光束照射在金属表面，瞬间形成高温而达到淬火温度，由于加热速度特别快，热量来不及扩散到周围金属，当激光束移开后，照射点周围迅速吸热使照射点迅速冷却，获得一层光滑的表面。电子束热处理
当电子束轰击金属表面时，轰击点被迅速加热。电子束穿透材料的深度取决于加速电压和材料密度。电子束在很短时间内轰击表面，表面温度迅速升高，而基体仍保持冷态。当电子束停止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热表面自行淬火。电子束热处理加热速度快，奥氏体化的时间仅零点几秒甚至更短，因而工件表面晶粒很细，硬度比一般热处理高，并具有良好的力学性能。
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金属热处理工培训计划 1.培训目标 1.1总体目标 培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其容包括金属的机械性能、金属学的基础知识及金属材料等部分。并达到一定熟练程度。 1.2理论知识培训目标 (1)本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知 识，为学习各门专业工艺学课及今后从事生产技术工作打下必要的基础。 (2) 通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： ①基本掌握常用金属材料的牌号，成分，性能及应用围。 ②了解金属材料的部结构，以及成分，组织和性能三者之间的一般关系。 ③懂得金属材料热处理的一般原理。 ④明确热处理的目的，了解热处理的方法及实际应用。 1.3操作技能培训目标 ①会评价工程材料力学性能指标。 ②运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； ③能为工程零件及结构正确选材； ④能为工件制定的热处理工艺参数。 2.教学要求 2.1理论知识要求
2.1.1职业道德 2.1.2会评价工程材料力学性能指标。 2.1.3运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； 2.1.4能为工程零件及结构正确选材； 2.1.5能为工件制定的热处理工艺参数。 2.1.6热处理工艺管理知识。 2.1.7热处理各种淬火介质的冷却性能知识。 2.1.8热处理辅助设备、控温仪表知识。 2.1.9.热处理质量检验及校正知识。 2.2操作技能要求 工装制作基础知识 (1)识图及绘图。 (2)钳工操作一般知识。 电工知识 (1)通用设备常用电器的种类及用途。 (2)电气传动及控制原理基础知识。 (3)安全用电知识。 安全文明生产与环境保护知识 (1)现场文明生产要求。 (2)安全操作与劳动保护知识。 (3)环境保护知识。 质量管理知识
课程：学生姓名：学号：课程教师：
金属表面化学热处理技术与应用 姓名 （南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031） 摘要：为提高金属表面机械强度和摩擦磨损性能，通常需要对材料表面进行化学热处理。此项技术正逐步朝着能源消耗低、环境污染少的方向发展。本文论述了渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等化学热处理技术在金属材料表面加工中的作用机理和应用；简介了复合处理新兴工艺并展望了化学热处理技术未来的发展方向。 关键词：化学热处理；金属材料；渗硼；电化学热处理 Metal surface chemical treatment technology and applications ZHANG Dan-ting （School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031,China）Abstract：In order to improve the mechanical strength and the friction and wear propertiesof the metal surface，it usually requires chemical treatment of the material surface．This technology is developing toward low energy consumption，less environmental pollution and direction gradually．This article discusses applications and the mechanism of metallic material’s chemical heat treatment technologies such as boronizing，carburizing，vacuum heat chemical treatment，reminders infiltration and the plasma chemical treatment；Introduce the composite processing technology briefly and outlook development of chemical treatment technology in the future．Key Words：Chemical treatment；Metallic materials：Boriding；Electrochemical heat treatment 金属材料表面化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种表面处理技术。它是利用元素扩散性能，使合金元素渗人金属表面的一种热处理工艺。其基本工艺过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，是活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层、组织和性能[1]。根据渗入元素的活性介质所处状态不同，化学热处理可分为：固体法、液体法、气体法和等离子法。 通过一定的化学热处理工艺，金属表层、过渡层与心部，在成分、组织和性能上有很大差别。强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间的相互联系有关。如渗碳表面层的碳含量及其分布、渗碳层深度和组织等均可能影响材料渗碳后的性能。 当前，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距,这种差距是深层次的。因此对化学热处理技术发展历程及现状进行全面深入的了解显得十分必要，本文列举渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等表面处理技术来说明近年来工艺发展的趋势。
北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月
目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29
【紧固件的表面处理——电镀、热镀锌、机械镀及达克罗】 紧固件的表面处理，按照其产品的要求，有许多处理的方法和种类。按表面处理方法，譬如有：涂漆、电镀、化学镀、真空涂镀、浸镀、阳极氧化、化学被膜处理、化学抛光、电解抛光、镀覆、珩磨、喷砂硬化、涂层、气相沉积、渗碳、氮化、表面淬火等；按加工技术，有物理的、化学的、电加工的、机械的、冶金的等等。目前，常用的表面处理方法有以下四种，介绍如下： 一、电镀： 将接受电镀的部件浸于含有被沉积金属化合物的水溶液中，以电流通过镀液，使电镀金属析出并沉积在部件上。一般电镀有镀锌、铜、镍、铬、铜镍合金等，有时将染黑，磷化等也包括其中。电镀中易产生氢脆，对工件机械强度影响大。 二、热镀锌（H.D.G.）： 通过将碳钢部件浸没温度约为510℃的熔化锌的镀槽内完成。其结果是钢件表面上的铁锌合金渐渐变成产品外表面上的钝化锌。但因热镀中因温度过高，钢材易产生高温退火不良影响。 三、机械镀(Mechanical plating): 机械镀是将活化剂、金属粉末、冲击介质（玻璃微珠）和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入滚筒中，借助于滚筒转动产生的机械能作用，在活化剂及冲击介质（玻璃微珠）机械碰撞的共同作用下，常温下在铁基表面逐渐形成锌镀层的过程。 四、达克罗(dacromet)： 1.锌铬膜（达克罗）防腐机理简述： 锌铬膜（达克罗）涂复工艺是一种全新的表面处理技术，又称达克罗、达克乐、达克锈、锌铬膜（达克罗）、达克曼等。在发达国家的汽车工业、土木建筑、电力、化工、海洋工程、家用电器、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、造船、军事工业等多种领域已得到极为广泛的应用。我国随着该技术的逐步推广，已在汽车、电力、锚链、公路、海洋工程等方面开始大量使用，并获得了极高的评价。锌铬膜（达克罗）液是一种水基处理液，金属件可以采用浸涂、喷刷或刷涂处理，然后送进加热炉炉固化，固化温度在300℃左右，经四十五分钟到一小时的烘烤，形成锌铬膜（达克罗），铬固化时，涂膜中的水份、有机类（纤维素）物质等挥发份在挥发的同时，依靠锌铬膜（达克罗）母液中的高价铬盐
重庆经贸职业学院 《金属材料与热处理》课程教学大纲 所属院系：机电系 所属专业：机电一体化 学时和学分：72学时 2013年 9月 一、课程的性质及教学目标 课程性质：《金属材料与热处理》，是机械类专业必修的专业技术基础课，是综合性、实践性、实用性极强的课程。既强调基本理 论和概念，也注重结合生产实际讲解相关概念、原理和过程。 教学目标：通过系统学习和讲解，使学生了解金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，掌握正确选用和处理金属材料的理论和方法，了解工业用钢的分类、牌号、特点及用途，为学生今后学习专业的其它课程和从事生产技术工作打下必要的基础。同时培养学生严谨的科学思维和探索精神。 二、课程教学内容和基本要求 项目一金属的性能 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 项目二金属的结构与结晶 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 项目三铁碳合金 1、掌握合金的概念及合金组织的基本类型。 2、掌握铁碳合金的基本组织，包括概念、牌号、性能等。
3、掌握简化的Fe—Fe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶 过程。 4、掌握含碳量对钢组织及性能的影响。 项目四碳素钢 1、了解碳素钢中常存元素对钢的性能影响。 2、掌握常用碳素钢的牌号、成分、性能及主要用途。 3、了解钢的火花鉴别方法。 项目五钢的热处理 1、了解钢在加热和冷却时的组织转变。 2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的。 3、掌握常用工件热处理的方法。 项目六合金钢 1、了解合金元素在钢中的作用。 2、掌握常用合金钢的牌号、性能及热处理方法。 项目七铸铁 1、了解铸铁的分类。 2、掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号。 3、了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织、性能及主要用途。 项目八非铁金属及硬质合金 1、了解常用有色金属及其合金的牌号、性能及用途。 2、掌握常用硬质合金的牌号、性能及用途 三、实践性教学环节要求 随课堂结合实际讲解；对某些必要知识播放生产实践视频。 四、对能力培养的要求 使学生了解金属材料和热处理基础知识，为今后进一步学习和应用金属材料打下初步的基础。
电镀/电泳/锌镀/发黑/金属表面着色/抛丸/喷砂/喷丸/磷化/钝化电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电泳 电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺的特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。 镀锌 镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。 电镀与电泳的区别 电镀就是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。 电泳:溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。 电泳又名——电着 (著)，泳漆，电沉积。
发黑 钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。 但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。 在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。在低温下（约3 50℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。 采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。 发蓝（发黑）的操作流程： 工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。 所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。目的是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件的抗腐蚀能力。 金属表面着色 金属表面着色，顾名思义就是给金属表面“涂”上颜色，改变其单一的、冰冷的金属色泽，代之以五颜六色，满足不同行业的不同需求。给金属着色后一般都增加了防腐能力，有的还增加了抗磨能力。但表面彩色技术主要的应用还在装饰领域，即用来美化生活，美化社会。 抛丸
《金属材料及热处理》教学大纲 Metallic Materials and Heat Treatment 总学时：48理论课学时：42实验课学时：6 一、课程的性质 本课程是材料成型及控制工程专业（金属）的一门主干课，也是该专业方向一门重要的专业领域课。本课程的内容包括：金属材料合金化的基本理论，合金元素对材料性能的影响，工业生产中典型零件热处理工艺分析，碳钢和合金钢、铸铁以及有色金属材料的成分、组织结构、性能及应用，金属材料的设计与选材方法等。目的是使学生掌握提高材料性能的基础理论、方法和工艺，能够根据零件的服役条件和性能要求正确地选择材料，合理制定工艺，为以后从事材料的研究和使用奠定理论基础，并了解当前金属材料及其热处理领域的新技术、新工艺、新进展。 二、课程的目的与教学基本要求 本课程的目的是使学生掌握金属材料的合金化基础理论；熟悉碳钢、合金钢、铸铁及有色金属等金属材料的成分、性能和应用；了解金属材料设计理论和合理选材的思路。教学基本要求使学生掌握金属材料的基本理论知识，了解该方面发展的最新动态，熟悉常用金属材料成分－热处理工艺－组织－性能－应用之间关系的一般规律，对常用金属材料及其应用有全面认识，具有合理选用工程材料的基本能力。 三、课程适用专业 材料成型及控制工程（金属） 四、先修课程 材料科学基础 五、课程的教学内容、要求与学时分配 1．理论教学部分： 教学的重点是金属材料合金化的基本理论，热处理工艺对材料性能的影响，碳钢和合金钢、铸铁以及有色金属材料的成分、组织结构、性能及其应用，金属材料的设计与选材方法等。教学的难点是如何使学生将熟悉和掌握金属材料的成分－热处理工艺－组织－性能－应用之间关系的一般规律，对常用金属材料及其应用有全面认识。要求学生掌握提高材料性能的基础理论、方法和工艺，能够根据零件的服役条件和性能要求正确地选择材料，合理制定工艺，为以后从事材料的研究和使用奠定理论基础。 具体课程教学内容如下：
金属表面处理工艺有哪些_常见金属表面处理方法有哪些 金属表面在各种热处理、机械加工、运输的过程中，不可避免地会产生腐蚀、随着油污和杂质等，产生氧化现象，这就需要进行表面处理。 金属表面处理有很多种，按照其特性的不同可分为溶剂清洗、机械处理和化学处理三大类。根据不同氧化程度的金属表面，应采用不同的处理方式。如对于较薄的氧化层可采用溶剂清洗、机械处理和化学处理，或者直接采用化学处理，对于严重氧化的金属表面，由于氧化层较厚，如果直接采用溶剂清洗和化学处理，不但处理不彻底，还会浪费大量的清洗剂和化学剂，最好先采用机械处理。 溶剂清洗是对使用溶剂对金属表面进行清洗的一种处理方法，该方法可以有效去除工件表面的油污、杂质和氧化层，使工件表面获得清洁。经溶剂清洗后的金属表面具有高度活性，更容易受到灰尘、湿气的污染，所以处理后的工件还要进行喷涂、喷涂等表面处理，提高工件的抗腐蚀能力。 金属的表面处理有哪些？ 不锈钢：电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化 铝合金：阳极氧化、电镀、蚀刻 镁合金：电镀、钝化皮膜 钛合金：电镀、阳极氧化 锌合金：电镀、钝化 铸铝：电镀、阳极氧化 钢铁：钝化、磷化 电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电泳 电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺的特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳工艺优于其他涂装工艺。 镀锌 镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。 电镀与电泳的区别 电镀就是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。
金属表面预处理方法及技巧 深圳雷邦磷化液工程部编辑 摘要：金属成分中不含铁类的金属叫有色金属，常用的有铝、锌、镁、铜、铅、铬、镉等及其合金和镀层。在一般环境中，有色金属一般不需涂刷保护层，因为其氧化产物具有比钢铁氧化物强得多的附着力和抗渗透能力。但当其处于高盐、高湿、酸雾、碱性等腐蚀环境中，或因装饰等原因，也需要进行涂装。 要使有色金属的涂层牢固附着，关键在于充分的表面处理，基材上不能有油脂、锈蚀、污物和失效旧涂层，同时要特别注意所选择的底漆不能含有与底材不适应的颜填料等物质。有色金属通常选用磷化底漆。其常用处理方法见表1。 一、铝及其合金的表面处理及技巧 铝是一种比较活泼的金属，银白色，具有光泽，密度2. 7g/cm3，熔点660℃，纯铝机械强度较低，通常加入镁、铜、锌等制成合金，具有质量轻、强度大的特点，所以在国民经济各个行业得到广泛应用，常见品种如表2所示。 表2 铝及铝合金常见品种 铝及其合金表面光滑，不利于涂层附着。其加工过程中，也会带来油污和灰尘，影响附着力。为了提高它们的防腐能力，需要进行表面处理和涂装保护。
1.油、锈及污物的清除 与其他表面一样，除油是表面处理的第一道重要工序，要注意铝表面不能用强碱清洗，一般采用有机溶剂和表面活性剂方法除油。 除去表面锈蚀和污物时，要尽量不损伤原有完整的氧化膜，所以通常不能采用硬物刮擦，可以用细砂纸或研磨膏轻轻打磨表面，必要时，可采用竹片除去旧涂膜等污物。 2.表面转化处理 对于新的铝合金表面，氧化是一种较好的铝合金表面防锈方法，一般有化学氧化法(酸性、碱性、磷酸一铬酸盐)和电化学氧化法，化学转化后的表面要在24h内涂上底漆，否则需要涂磷化底漆，以免影响附着力。 3.有机涂层 应避免使用石墨和含铅、铜等金属材料(锌除外)的底漆，因为这些物质在潮湿条件下会与铝表面发生不良反应，通常采用锌铬黄底漆。 二、锌及其合金的表面处理及技巧 锌及其合金在工业上的应用主要是各种镀锌板和锌铝合金，其表面平滑，涂膜附着不牢固。又由于锌是活泼金属，易于与涂料中的基料发生反应生成锌皂，破坏锌面与涂层的结合力。所以，通常要进行表面处理(转化)，以形成一个防止锌皂形成的保护膜，增加表面粗糙度，提高涂层附着力。 1.油、锈及污物的清除 首先，刷洗表面的非油性污物，然后用非离子型清洗剂水溶液进行除油，并彻底洗净，不得残留清洗剂;或用松香水等有机溶剂除油，但要注意经常更换抹布，以防止重新沽污。在除锈时，可以使用钢丝刷和砂布，锈蚀严重时，可采用轻微喷砂处理。 2.化学转化处理 锌及其合金的转化，主要采用钝化(即铬酸盐酸性氧化)和磷化，其钝化膜的质量为lg/m2，左右，一般在出厂前进行。进行过钝化的合金难以磷化，所以磷化主要是对未钝化的镀锌钢而言，磷化膜的主要成分比较简单，全部成分都是单一的磷酸锌，磷化迅速，质量一般为1-5g/m2，其主要缺点是二次附着力较低。加入镍、锰等金属，有利于提高附着力。化学转化后的表面要在24h内涂上底漆，否则可以涂磷化底漆，以免影响附着力。 3，有机涂层 应避免使用含石墨和铅、铜等金属材料的底漆，也应尽量避免采用油性漆，如醇酸漆，因为这些物质或其产物在潮湿条件下，会与锌表面发生不良反应，通常采用锌铬黄作底漆，或使用锌粉底漆、铅酸钙底漆和磷化底漆。此外由于锌表面有较多微孔，所以第一道漆应稍稀释，一般添加总量10%-20%的稀释剂，以便更好地封闭这些微孔。 三、镁及其合金的表面处理及技巧 镁合金质量轻，比强度和比刚度高，是重要的航空材料之但在潮湿和沿海地区腐蚀速度比铝合金快得多，与铝合金相比，除了表面处理和涂装保护外，还需增加封闭处理。 镁合金的天然氧化膜薄而不致密，机械强度也不高，极易破坏而再次腐蚀，而且其氧化产物为碱性，对有机涂层有较强的破坏作用。所以涂装前，必须像钢铁一样全部除去。 1.油、锈及污物的清除 首先，刷洗表面的非油性污物，然后根据具体情况采用机械除锈、溶剂、碱除油、酸中和等方法，可以单一使用或组合使用，见表3。 表3 镁合金的表面处理方法
一、热处理工艺简解 1、退火 操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度（能够查阅有关材料）后，通常随炉温缓慢冷却。 意图：1.下降硬度，进步塑性，改进切削加工与压力加工功能；2.细化晶粒，改进力学功能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所发生的内应力。 运用关键：1.适用于合金布局钢、碳素东西钢、合金东西钢、高速钢的锻件、焊接件以及供给状况不合格的原材料；2.通常在毛坯状况进行退火。 2、正火 操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50℃，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。 意图：1.下降硬度，进步塑性，改进切削加工与压力加工功能；2.细化晶粒，改进力学功能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所发生的内应力。 运用关键：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。关于功能需求不高的低碳的和中碳的碳素布局钢及低合金钢件，也可作为最终热处理。关于通常中、高合金钢，空冷可致使彻底或部分淬火，因而不能作为最终热处理工序。 3、淬火 操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时刻，然后在水、硝盐、油、或空气中疾速冷却。 意图：淬火通常是为了得到高硬度的马氏体安排，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体安排，以进步耐磨性和耐蚀性。运用关键：1.通常用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但一起会构成很大的内应力，下降钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的归纳力学功能。 4、回火 操作方法：将淬火后的钢件从头加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。 意图：1.下降或消除淬火后的内应力，削减工件的变形和开裂；2.调整硬度，进步塑性和耐性，取得作业所需求的力学功能；3.安稳工件尺度。 运用关键：1.坚持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在坚持必定韧度的条件下进步钢的弹性和屈从强度时用中温回火；以坚持高的冲击韧度和塑性为主，又有满足的强度时用高温回火；2.通常钢尽量防止在230~280℃、不锈钢在400~450℃之间回火，因为这时会发生一次回火脆性。5、调质 操作方法：淬火后高温回火称调质，行将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，然后在400~720℃的温度下进行回火。 意图：1.改进切削加工功能，进步加工外表光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂； 3.取得杰出的归纳力学功能。 运用关键：1.适用于淬透性较高的合金布局钢、合金东西钢和高速钢；2. 不只能够作为各种较为重要布局的最终热处理，并且还能够作为某些严密零件，如丝杠等的
化学热处理 渗碳： 为了获得高硬度、高耐磨的表面及强韧的心部，渗碳后必须进行淬火加低温回火处理。按渗碳介质可分为：气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳。 渗氮： ①渗氮层具有高硬度、高耐磨性；②渗氮层比热容打，在钢件表面形成压应力层可显著提高耐疲劳性能，渗氮层的耐疲劳性优于渗碳层；③渗氮层表面有化学稳定性高的ε相，能显著提高耐腐蚀性。 渗氮能形成性能优越的渗氮层，但由于工艺时间太长，使得生产率太低，成本高，应尽量少采用。渗氮一般用在强烈磨损、耐疲劳性要求非常高的零件，有的场合是除要求机械性能外还要求耐腐蚀的零件。 碳氮共渗（俗称“氰化”）： 按工艺温度分：低温碳氮共渗（520-580℃），工艺温度低，共渗过程是以氮原子为主、碳原子为辅的渗入过程，俗称“软氮化”；中温碳氮共渗（780-880℃）；高温碳氮共渗（880-930℃）。 优点：①与渗碳相比处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大，变形裂倾向小，能源消耗少，共渗层的疲劳性和抗回火稳定性好；②与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。 氮碳共渗： 氮碳共渗起源于西德，是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氰化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般在500-600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为“软氮化”。 氮碳共渗工艺的优点如下：①氮碳共渗有优良的性能：渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达HV570-680；渗氮钢、高速钢、模具钢共渗后硬度可达HV850-1200； 脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性和耐腐蚀性。②工艺温度低，且不淬火，工件变形小。③处理时间短，经济性好。④设备简单，工艺易掌握。存在问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。 渗硼： 渗硼是一种有效地表面硬化工艺。将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。金属零件渗硼后，表面形成的硼化物（FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2）及碳化硼等化合物的硬度极高，热稳定性。渗硼钢的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性均比渗碳和渗氮高。 渗铝： 在一定温度下使铝渗入工件表面的工艺称为渗铝。工件渗铝层的表面生成致密、坚固、连续的氧化铝薄膜，使工件内部不继续氧化。渗铝能提高工件高温抗氧化性、空气、二氧化硫气体以及其他介质中的热稳定性、耐腐蚀性和抗侵蚀性。低碳钢、铸铁、许多耐氧化钢和耐热钢、镍基耐热合金，以及钛、铜、难熔炼金属及其合金等金属材料都可以进行渗铝。 渗铬： 渗铬工艺是在高温下，将活性铬通过表面吸收及铬、铁和碳的相互扩散作用，在工作表面生成一层结合牢固的铁、铬、碳的合金。这一铬碳化物层具有良好的耐磨性，抗高温氧化性，热疲劳性，在大气、自来水、蒸汽和油品、硫化氢、硝
金属材料及热处理课程标 准 The latest revision on November 22, 2020
金属材料及热处理课程标准课程名称：金属材料及热处理 课程性质：职业能力必修课 学分：4 计划学时：64(理论56，实践8） 适用专业：机械设计与制造17.1 （一）前言 1.课程定位：本课程是机械类各专业一门重要的技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。是机械类各技术专业必须掌握的一门综合性应用技术基础课程。 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求： 2.设计思路 3.与前后课程的联系 前续课程为《机械制图》，《高等数学》，后续课程包括《机械设计基础》、《互换性与技术测量》、《机械制造基础》； （二）课程目标 1.总体目标 2.具体目标 (1)知识目标 1）了解金属学的基本知识； 2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途； 3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系； 4）了解热处理的一般原理及其工艺； 5）了解热处理工艺在实际生产中的应用； (2)能力目标
1）初步具有选用工程材料的能力； 2）初步具有在实际生产中应用热处理工艺的能力； (3)素质目标 1）培养学生具有创新精神和实践能力； 2）培养严谨的科学态度和良好的职业道德； 3.学时分配 （三）课程内容与要求 绪论
第一章.金属材料的性能: 第二章常见金属的结构与结晶 第三章金属的塑性变形与再结晶
第四章二元合金 第五章铁碳合金
发黑就是磷化过的．或者是黑漆．一般磷化黑，颜色没黑漆好看．但比黑漆耐磨．发蓝可以通过度锌可以达到．具体工艺比较复杂．随着人民生活水平的提高，人们对工业产品的使用提出了更高要求，不仅要产品有好的使用功能，更要具备好的装饰性。长期以来，在表面处理领域中，相当数量的铸铁、钢铁工件通过普通磷化或氧化工艺处理，以提高工件的防护、装饰性能。由于普通磷化膜色泽不如氧化膜，而耐蚀性能又优于氧化膜，致使其防护性能和装饰性能难以兼顾。黑色磷化工艺的出现，很好地解决了这个问题。铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成一层非金属、不导电的转化膜的工艺过程。采用黑色磷化工艺，使磷化膜层既黑又牢固，外观均匀一致，膜层连续，呈致密的结晶结构。在工业大气环境及海洋性气候条件下，其耐蚀性比普通磷化膜高数倍，比氧化膜、常温发黑膜高数十倍，表现出优异的耐蚀性能。而且黑色磷化工艺具有生产成本低、产品质量好、槽液稳定易控制，不污染环境等优异特点，因而，目前在国际市场上，一些机电零部件、标准件、紧固件、阀体、园林机械零部件、缝纫机零部件等不要求涂装的工件以黑色磷化工艺替代了以往的普通磷化工艺、氧化工艺等，广泛用于机械、电子、汽车、航空、兵器等行业。 1 铸铁件的黑色磷化 铸铁件的黑色磷化工艺难点在于,铸铁件晶粒结构疏松、工件表面不平整,磷化后清洗水易积留,使得工件抗腐蚀能力下降,易生锈发黄,同时铸铁件的机加工面易掉色也是黑色磷化工艺处理面临的难点。 针对铸铁件的特点,我公司及时消化和吸收国内及国际表面处理的前沿技术，经长期的试验研究，成功推出了铸铁件黑色磷化工艺专用PZn-9型低温锌系磷化剂和PH-32型黑色表调剂,并应用于生产实践中，该系列产品完好的解决了铸铁件在黑色磷化工艺处理过程中所遇到的技术难题,在市场上应用几年来, 取得了良好效果及客户好评。现就以某阀体工件(铸铁件,出口,要求较高)的工艺为例,简单介绍该工艺如下：(铸铁件黑色磷化工艺，一般为槽浸) 1.1 工艺流程:脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→水洗→磷化→水洗→热水洗→脱水→浸油 工序工艺过程工艺条件质量指标备注 1 表面预处理对重油污、重锈进行人工预处理去除严重油污、毛刺、重锈迹 2 装挂根据工件结构，注意工艺孔排气液应良好 3 脱脂POH-11脱脂剂 30~50Kg/m 3 PH值:11~13 温度：60-75℃ 时间：10min 去除表面动植物、矿物油等，参照GB/T13312-91标准。 6 水洗工业自来水 PH:7~8 温度：RT（常温） 时间：0.5min 去除工件表面脱脂剂生产中保持溢流，应经常更换槽液 7 酸洗工业盐酸：300—500 Kg/ m3 POR-2添加剂：10Kg/m 3
第四章金属材料的基础知识和热处理的 基本知识 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量 3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13、什么是金属的热处理？ 答：金属热处理是在一定的条件下，给金属加热与冷却，使金属获得一定的机械性能和化学性能的工艺方法。14、什么是正火？ 答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快，这一过程叫正火。 15、什么是金属？ 答：所谓金属，就是指具有光泽、不透明、高的塑性、良好的导电性和导热性以及固定熔点特征的结晶物质。 16、什么是钢的淬火？ 答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间后，然后在水、油或盐水中快速冷却的过程称为淬火。 17、试述型号HT100的含义。 答：HT表示灰口铸铁，100表示抗拉强度为100Mpa. 18、按钢的化学成分、用途和质量分类，钢可分为哪几类？ 答：按钢的化学成分可分为碳素钢、合金钢两类。 按钢的用途可分为工具钢、结构钢和特殊性能钢三类。按钢的质量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。 19、热处理的目的是为了什么？ 答：目的是为了：（1）改善钢的性能。 （2）热处理作为冷加工工艺的预备工序，可以改善金属材料的切削加工性和冲压等工艺性能。 （3）热处理对充分发挥材料的潜在能力，节约材料，降低成本有着重要意义。 20、合金焊口热处理的目的是什么？ 答：目的是：（1）除去焊口中的应力，防止焊口热影响区产生裂纹。 （2）改善焊口热影响区金属的机械性能，使金属增加韧性。 （3）改善焊口热影响区金属的组织。
金属件常用表面处理方法 自行车常用的表面处理方式分类 1.涂装，包含电泳涂装、静电涂装、手工涂装、静电粉末涂装及流化床粉末涂装等； 2.电镀，常用的有普通镀锌（台资企业叫UCP，有蓝锌与白锌）、彩色镀锌、镀铬（又叫CP，有亮面与雾面之分）； 3. 化学镀，主要用于塑料件，先在工件表面化学镀一层铜或镍，然后再进行后续的电镀，最后一层大多为镀铬； 4. 阳极氧化、电解着色或染色，主要是针对有色金属之铝合金，以及现在新兴起的镁合金，处理后表面形成一层致密的氧化膜，可以是金属本色，也可以染成不同的颜色，由于具有坚硬耐磨，耐腐蚀性优良的特点，一般外边不在涂装油漆或粉末； 5. 抛光、磨花、拉丝，也是针对铝合金的一种处理方式，通过机械（手工或震动抛光）或化学的（三酸或两酸化学抛光或电化学抛光）处理方式，使得铝合金表面微观变得平整，达到不同级别的平滑光亮效果，然后喷透明漆，或继续在抛光的工件表面磨花或拉丝等处理后改变外观效果再进行涂装； 6. 防锈磷化与发黑处理，不具有装饰性，目的就是为了提高工件的防锈性能，主要用在花鼓、轴承的处理； 7. 达克罗处理，又叫达克锈处理或锌铬膜，即片状锌基铬盐防护涂层，是国际上金属表面处理的一种高新技术，一种防锈性能很好的涂装方式，达克罗不用电沉积方法而将工件直接浸入达克罗处理液中，或用刷涂、静电喷涂法使处理液粘附于工件表面，然后经烧结而成的含锌、铝及铬元素的无机转化膜。主要用在小零件的防锈处理上，如螺丝螺帽等，也可应用在链条、支撑、泥除脚、车首竖杆、货架、停车架 ED电著处理意思金属表面电着色 一般来说,电镀的成膜物质是金属,电泳的成膜物质是树脂. 非金属(如塑料)可以电泳,但要求先电镀,再电泳,因为塑料的耐温较低,对电泳漆的选择就要多注意了 BED电泳, -----电泳的成膜物质是树脂
金属表面前处理-除油、除锈、磷化工艺设计 专业系：应用化工 学生姓名： 专业班级： 学号： 指导教师： 年月日
摘要 近年来，金属表面处理技术获得了迅速发展，已广泛应用于众多领域。在表面处理技术及工程中，前处理占有极为重要的地位，他不仅作为表面处理前的一种"预处理工序"不可或缺，而且与后续表面处理的成败密切相关。 除油、除锈、磷化、防锈等基体前处理是为金属涂层技术、金属防护技术做准备的，基体前处理质量对此后涂层制备和金属的使用有很大的影响。例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，其结果是防腐蚀能力相差大约一倍。可见除油、除锈、防锈、磷化等前处理对涂层的防锈能力和金属的防护能力起着至关重要的作用。基体前处理的目的：一是增加涂层与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂层的功能如防腐蚀、防磨损及润滑等特殊功能。 关键词除油; 除锈; 磷化; 防锈 ;发黑。
目录 摘要 (2) 第1章绪论 ............................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 金属表面处理.............................. 错误！未定义书签。 1.2 课题背景.................................. 错误！未定义书签。 1.2.1 金属表面工程技术日益得到重视的主要原因....... 错误！未定义书签。 1.2.2 表面技术的内涵....................................................... 错误！未定义书签。 1.2.3 表面技术的发展....................................................... 错误！未定义书签。 1.2.4 课题来源、目的和意义........................................... 错误！未定义书签。 第2章金属表面前处理 ......................................................... 错误！未定义书签。 2.1 钢铁表面的除油处理........................ 错误！未定义书签。 2.2 钢铁表面的除锈处理........................ 错误！未定义书签。 2.3 钢铁表面的磷化处理 (2) 2.4 钢铁表面的除锈处理 (2) 2.5 钢铁表面的发黑处理 结论 (3) 参考文献 (4) 1 绪论 1. 1金属表面技术处理 金属表面工程是在传统表面技术的基础上，应用材科学、冶金学、机械学、电子学、物理学、化学、摩擦学等等学科的原理、方法及最新成就综合发展起来的一门新兴学科。 研究材料表面、界面的特征、性能及改质过程的相应方法。是直接与各种表面现象或过程有关的，能为人类造福或被人们利用的技术。