表面强化技术分析

激光表面强化技术及其应用
激光表面强化技术是一项全新的技术，可以实现金属的表面改性，改善材料的表面性能，提高材料的耐磨性、腐蚀性和破坏性，延长外壳的使用寿命。

通常情况下，激光表面强化技术可以满足金属表面的改性需求，并且可以快速、灵活地制备。

激光表面强化技术可以应用于很多领域，如汽车配件表面加工、矿山机械表面加工、制冷管材表面加工和其他机械设备表面加工等。

在汽车配件表面加工中，激光表面强化技术可以提高碳素钢的耐磨性，改善碳素钢的表面性能，以及改善碳素钢表面的粗糙度。

而在矿山机械表面加工中，激光表面强化技术可以提高不锈质件的耐磨性，提升不锈钢件的表面质量，从而延长机械设备的使用寿命。

在制冷管材表面加工中，激光表面强化技术可以增加管材表面硬度，提高管材的耐腐蚀性和耐磨性，以及降低热膨胀系数，从而改善管材的使用性能。

此外，激光表面强化技术还可以应用于其他机械设备表面加工，如各种非金属件的表面加工，可以显著改善非金属件的表面性能。

激光表面强化技术的应用非常广泛，不仅可以改善金属和非金属表面的性能，还可以应用于多种机械设备的表面加工，提高机械设备的使用性能和使用寿命。

激光表面强化技术是未来金属表面加工技术进步的重要利器。

模具型腔中表面强化技术的应用分析摘要：随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对模具制造行业的发展重视起来。

众所周知，模具型腔制作是我们在进行模具制作过程中的重点施工环节，而模具型腔表面强化就是其中的重中之重。

机械相关零件粗加工和机械相关零件细加工中的主要程序都是由模具成型来完成的。

对模具型腔表面强化技术进行科学合理研究，可以在一定程度上提高模具使用寿命。

关键词：模具型腔；表面强化技术；应用分析和探讨广义来讲，当前最为常用的模具使用类型包括塑性变形失效模具、磨损失效模具、疲劳失效模具和冷热疲劳失效模具以及断裂失效模具五种。

为了有效防止模具失效，我们应该对模具型腔表面进行强化，其中强化分为主要包括硬度强化、耐磨强化和耐腐蚀强化以及抗疲劳抗高温氧化强化措施等。

所以应在对模具材料进行正确全面选取之外还应该对模具型腔表面实施适当强化操作以保证模具制作效率。

本文从有关模具型腔表面强化方法和强化特点以及强化目的等方面进行分层阐述，并对模具型腔表面强化机理等作出解释。

1.模具型腔中表面工况概述根据对当前各种模具工况的研究与分析可以看出，其工作条件存在这很大不同，并且此时失效形式也是各不相同。

需要注意的是，在同一副模具上其损伤形式多种多样，此种损伤形式大多数情况是以交叉损伤形式产生的，并且其之间关系是相互联系且相互影响的，此时加速磨具会过早失效。

热作模具制作是当前我国模具生产中的重点生产环节，因为热作模具会受到负荷影响并会使其中的金属材料产生塑性变形状况，另外一种可能的情况就是会使温度较高的液体金属压铸得以成形且相对炽热非金属注射也会成型。

金属材料发生一定塑性变形时会对整体模具生产造成影响，一般来讲，固体金属材料塑性变形模具主要包括热锻模和热镦模以及相关热挤压模等。

模腔被破坏变形的主要原因是有模具生产中的实际生产环境所造成的，其同时也是相应成型部分可逆变形和成型部分磨损以及成型部分产生裂纹等。

表面强化技术在焊接领域中的应用研究进展摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，焊接技术以其成本低、工艺简单等优点被广泛应用于结构和构件的制造。

但是，焊接过程通常会对焊接件施加残余拉伸应力，这往往会对焊接接头的疲劳性能等造成不利影响。

表面强化技术可以显著改善材料的力学性能。

综述了辊轧、高频冲击、喷丸法、激光冲击以及超声冲击法等对焊接接头性能的影响，并对其发展方向进行了展望。

关键词：表面强化;焊接;组织;力学性能引言焊接过程中，在形成焊缝的同时，不可避免地在其附近的母材内，经历了一次焊接热循环的特殊热处理，因而形成了一个组织和性能均不同于母材的焊接热循环区。

焊接热影响区本身是一个组织和性能极不均匀的区域；其中一些组织和性能变坏了的部位往往成为整个焊接接头中最薄弱环节，对焊接质量起着控制作用。

很多焊接结构的破坏事故都与其焊接热影响区的性能恶化有关。

国内常用的焊接后处理方法是热处理、过载处理、振动法调整残余应力处理、锤击处理、爆炸消除应力处理、温差拉伸法消除焊接残余应力。

1热喷涂技术热喷涂是利用一种热源将喷涂材料加热至熔融状态并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面以形成喷涂层的表面加工技术。

目前在模具行业中主要发展有火焰喷涂和等离子喷涂等技术。

由于热喷涂层具有耐磨、耐蚀、减摩、抗咬合等性能可为模具提供耐磨而坚韧的热喷涂厚涂层因此特别适用于大型模具以及严重磨损条件下的模具修复。

等离子喷涂是以氮、氩等惰性气体作为工作介质在专用的喷枪内发生电离形成热等离子体再将进入该等离子弧区的粉末状涂层材料熔融、雾化并高速喷送到被涂工件表面形成涂层。

由于整个工艺集熔化、雾化、快淬、固结等过程为一体且所获组织致密、结合牢固因此在涂层技术中占主导地位。

但等离子喷涂也存在如需要高纯气体且成本较高等缺点。

目前除常压下气稳式喷涂工艺外又发展出优点更为突出的低压等离子喷涂及液稳式喷涂工艺正逐步推广使用。

而火焰喷涂与等离子喷涂相比成本较为低廉、操作简便但结合的强度和密度相对较弱。

模具表面强化处理技术模具是作为制造业的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。

因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。

目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。

模具热处理对使用寿命影响很大。

我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。

据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。

模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。

基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。

表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。

表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。

采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面介绍，供同行参考。

一、低温化学热处理1.离子渗氮为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。

离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。

可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。

离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。

温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。

离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。

磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提高模具的总使用寿命。

激光表面强化技术及其应用随着科技的不断发展，激光技术已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。

激光表面强化技术是近年来发展起来的一种新型表面处理技术，它可以使材料表面的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能得到显著提高，从而提高材料的使用寿命和可靠性。

本文将从激光表面强化技术的原理、方法和应用方面进行探讨。

一、激光表面强化技术的原理激光表面强化技术是利用激光束高能量密度的特点，将激光束聚焦到材料表面，使其表面受到高温和高压的作用，从而改变其组织结构和化学性质，提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。

具体来说，激光束在材料表面产生高温和高压，使表面材料发生相变、熔化、蒸发等过程，同时还会激发材料中的原子、分子等产生化学反应，形成新的化合物或化学键，从而改变表面材料的化学性质。

这些变化使得材料表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能得到显著提高。

二、激光表面强化技术的方法激光表面强化技术的方法主要分为以下几种：1. 激光淬火：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面迅速升温，然后快速冷却，从而使表面形成高硬度的淬火层。

这种方法适用于钢、铁等金属材料。

2. 激光熔覆：将激光束聚焦到材料表面，使其表面熔化，然后喷射一定量的粉末或线材，形成一层新的涂层。

这种方法适用于各种金属材料和陶瓷材料。

3. 激光表面改性：利用激光束高能量密度的特点，将其聚焦到材料表面，使其表面发生物理和化学变化，从而改变其表面性质。

这种方法适用于各种材料。

三、激光表面强化技术的应用激光表面强化技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面： 1. 汽车制造：激光表面强化技术可以提高汽车零部件的硬度和耐磨性，从而增加汽车的使用寿命和可靠性。

2. 航空航天制造：激光表面强化技术可以提高飞机发动机叶片、涡轮等零部件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高飞机的性能和可靠性。

3. 电子制造：激光表面强化技术可以提高电子器件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高电子器件的使用寿命和可靠性。

激光是20世纪60年代初发现的一种新光源，它的发现是20世纪科学技术的最大成就之一。

激光技术自问世以来发展非常迅速，70年代开始用于材料表面强化处理，现巳成为高能密束表面强化技术的一种主要手段。

1．激光表面强化的原理当激光束照射到材料表面时，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。

由于功率集中在一个很小的表面上，在很短时间(10～～10 S)内即把材料加热到高温(加热速度高达lO5～lO9~C／s)，使材料发生固体相变、熔化甚至蒸发。

当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快(冷速高达lO4~C／s)，自然冷却就能实现表面强化。

根据激光束与材料表面作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光表面强化。

2 激光表面强化技术的分类激光表面强化技术的分类见图1、图2。

图2表示出激光表面强化方法在激光功率密度和作用时间坐标系中所处的位置，这些过程在很大程度上取决于功率密度和幅照时间。

3 激光束表面强化的特点(1)激光功率密度大，加热速度快(105～lO9℃／s)，加热温度高，基体自然冷却速度高(>lO4oC／s)，生产效率高。

(2)表面强化层组织细，硬度高，质量好，表面光洁无氧化，具有高的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性。

(3)热影响区小，工件变形小。

(4)可以局部加热，对形状复杂，非对称几何形状的零件及特殊部位均可进行表面强化处理，如盲孔底部、深孔内壁等。

(5)整个过程易实现自动控制。

(6)无污染，劳动条件好。

激光表面强化技术也存在一些问题，如对反射率高的材料要进行防反射处理，不适宜一次进行大面积处理，激光本身是转换效率较低的能源，激光设备价格较高等等。

因此，采用激光表面强化技术时，要选择适当的零件、材料和工艺，充分利用其优点，使之成为高效率、高经济效益的方法。

4 激光表面相变硬化(激光淬火)激光淬火是金属材料在固态下经受激光辐照，表面被迅速加热到奥氏体化温度以上，并在激光停止辐射后快速自淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。

表面强化技术的名词解释导言：随着科技的不断进步和发展，表面强化技术在各个行业领域得到了广泛应用。

本文将对表面强化技术进行详细解释，并探讨其在材料科学、制造业和航空航天领域的应用。

一、表面强化技术的定义和原理表面强化技术是指使用一系列物理、化学或机械方法来提高材料表面的性能，以增强材料的耐磨、耐腐蚀、抗疲劳和减少摩擦等特性。

它可以改变材料的表面组织和化学成分，使其具有更高的硬度、强度和耐久性。

表面强化技术的原理主要有下面几种：1. 热处理：通过控制材料的加热和冷却过程，使其晶体结构发生变化，从而提高硬度和强度。

2. 表面改性：通过离子注入或涂层技术，在材料表面形成一层薄膜，增加其耐磨、耐腐蚀和抗划伤性能。

3. 压缩强化：利用压力和摩擦力改变材料的晶粒形状和位置，增加其强度和耐久性。

4. 化学强化：通过浸泡在化学溶液中，使表面产生化学反应，从而提高材料的硬度和耐蚀性。

二、表面强化技术在材料科学中的应用材料科学是表面强化技术的重要应用领域之一。

通过表面强化技术，我们可以改善材料的性能，使其适应不同的工作环境和应用需求。

例如，在钢材制造中，通过热处理、表面改性和涂层技术，可以增加钢材的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，提高其使用寿命。

而在电子行业，通过化学强化技术，可以加工出更薄、更轻、更耐用的显示屏和电路板。

三、表面强化技术在制造业中的应用表面强化技术在制造业中具有广泛的应用。

通过表面强化技术，我们可以改变材料的物理和化学性质，提高制品的耐用性和可靠性。

例如，在汽车制造业中，通过表面强化技术可以制造出更耐腐蚀、更耐磨的发动机零件，提高汽车的整体性能和可靠性。

而在船舶制造业中，通过热处理和涂层技术可以增加船体的耐腐蚀性和耐磨性，同时减少船体的阻力，提高船舶的航行效率。

四、表面强化技术在航空航天领域的应用航空航天领域是表面强化技术的重要应用领域之一。

在航空航天工业中，材料的质量、强度和耐久性对飞行器的安全至关重要。

材料表面强化技术材料表面强化技术是一种通过改变材料表面结构和性质来提高材料性能的技术。

它可以使材料具有更好的耐磨、抗腐蚀、抗疲劳、抗氧化等特性，从而提高材料的使用寿命和性能稳定性。

本文将从材料表面强化技术的原理、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。

一、原理材料表面强化技术主要通过改变材料表面的物理、化学和结构特性来提高材料性能。

常见的表面强化技术包括表面沉积、渗碳、涂层、激光熔覆等。

这些技术可以使材料表面形成一层具有特定性能的薄膜，从而提高材料的耐磨、抗腐蚀、导热等性能。

二、应用领域材料表面强化技术在许多领域都有广泛的应用。

在汽车制造领域，表面强化技术可以提高汽车零部件的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高汽车的使用寿命和安全性能。

在航空航天领域，表面强化技术可以提高飞机发动机叶片的耐磨性和耐高温性，从而提高发动机的性能和可靠性。

在电子器件制造领域，表面强化技术可以提高电子器件的导电性和耐热性，从而提高电子器件的性能和稳定性。

三、发展趋势随着科学技术的不断进步，材料表面强化技术也在不断发展。

目前，人们对材料表面强化技术的研究主要集中在以下几个方面：1.多功能涂层技术：多功能涂层技术可以在材料表面形成一层具有多种功能的薄膜，例如耐磨、抗腐蚀、导热等。

这种技术可以使材料具有更好的性能和稳定性，从而扩大材料的应用范围。

2.纳米材料表面强化技术：纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，可以在材料表面形成一层具有特殊功能的纳米薄膜。

这种技术可以使材料具有更好的导热性、光学性能等，从而提高材料的性能和应用效果。

3.激光表面强化技术：激光表面强化技术可以通过激光束的作用，改变材料表面的结构和性质。

这种技术可以使材料表面形成一层具有特殊功能的薄膜，例如增强材料的硬度、耐磨性等。

4.生物材料表面强化技术：生物材料表面强化技术可以通过改变材料表面的结构和性质，使材料具有良好的生物相容性和生物活性。

这种技术可以使材料在医学领域有更广泛的应用，例如人工骨骼、人工关节等。

电火花表面强化技术及其应用摘要: 电火花表面强化技术是一种具有独特优势的材料表面技术，其在机械零件表面改性和表面修复等方面具有广阔的应用前景。

介绍了电火花表面强化技术的基本原理和工艺特点，阐述了电火花表面强化技术的发展概况，分析了该技术在机械零部件修复、模具强化等方面的实际工程应用，指出了该技术今后的研究方向和发展趋势。

关键词: 电火花表面强化表面改性修复（一）电火花表面强化技术的基本原理与特点电火花表面强化技术的基本原理是储能电源通过电极以10 ～2000Hz 的频率在电极与零部件之间产生火花放电，在10－6～10－5( s) 内电极与零部件接触的部位即达到5000 ～10000℃的高温，使该区域的局部材料熔化、气化或等离子体化，将电极材料高速过渡并扩散到工作表面，形成冶金结合型牢固强化层。

研究表明，强化层主要由白亮层、扩散区和热影响区构成，涂层组织较细密，具有较高硬度及较好的耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性。

电火花表面强化技术能有效地改善零部件表面的物理、化学和机械性能，包括硬度、导热和导电性能等，与常规表面强化工艺相比较，具有以下优点。

( 1) 电火花强化是在空气中进行，不需要特殊、复杂的处理装置和设备。

配套装置简单、灵活，投资和运行费用低，强化工艺环保。

( 2) 热输入量小，放电时间很短，放电端点的面积小，放电的热作用只发生在零部件表面的微小区域内，被强化零部件基体不产生退火或热变形。

( 3) 不受零部件形状限制，可以对平面或曲面形状零部件强化; 对需修复局部、有少量损伤、焊接性差以及淬火状态工件的修复更具优势。

( 4) 强化层是电极和零部件材料在放电时的瞬间高温高压条件下重新合金化形成的新合金层，结合非常牢固，不易发生剥落。

( 5) 强化层厚度、表面粗糙度与脉冲电源的电气参数以及强化时间等有关，控制相对简单。

电火花强化处理后可作为最终工序，加工余量少。

( 6) 电极材料来源广，耗量小，容易实现异种材料强化层，同时可以根据强化目的选择电极材料。

关于齿轮表面强化技术分析在一系列机械传动系统中，齿轮发挥着十分关键的作用，是一类不可或缺的部件，所以，保证齿轮具备良好性能也便显得尤为重要了。

本文将基于齿轮表面强化技术展开相应的分析，包括传统技术、新技术以及复合技术等，以期为齿轮表面强化工作提供一些有益的参考。

齿轮表面强化概述随着应用环境的日益复杂，人们对齿轮表面性能提出了更高要求，不仅要求其具备一定的硬度、耐磨性，还要求其具备理想的心部韧性以及抗腐蚀性等。

传统技术（渗碳等）开始难以满足实际需要，新的齿轮表面强化技术（如激光加热表面淬火技术、喷丸技术、表面镀膜技术等）陆续出现，并得到了广泛应用。

齿轮表面强化技术2.1.传统技术以渗碳技术为例。

对于汽车用齿轮而言，其制作工艺相对简单，绝大部分以普通低碳钢、低碳合金钢这两种钢材为原材料，先经过渗碳淬火处理，再经过低温回火处理制作而成。

渗碳工艺通常在920-930℃这一温度条件下进行，能够在一个相对较短的时间内使得渗层达到既定深度。

接下来，先予以淬火处理，在经过低温回火处理，便能够在齿轮表面形成一层高碳马氏体，不仅强化了齿轮表面硬度，还提高了齿轮表面的耐磨性。

至于心部则为低碳马氏体，从而使其具备足够的韧性。

在齿轮表面强化处理中，渗碳技术得到了广泛应用。

需要指出的是，渗碳技术具备一系列难以克服的缺点，如需要较高的处理温度，容易导致工件变形，无法获得较高的表面精度等，上述缺点的存在使得该技术的实际应用存在一定的制约。

当齿轮对自身表面硬度要求一般时，往往不采用该表面处理技术。

2.2.新技术2.2.1.激光加热表面淬火技术该技术诞生于上世纪七十年代，其代表性的应用为美国通用汽车公司采用这一技术对动力转向变速箱的内表面予以处理。

到上世纪八十年代中后期，激光加热表面淬火技术已经比较成熟，无论是理论发展，还是实际应用，均获得了空前发展。

所谓激光表面加热淬火技术指的是，将激光有效地聚集在一起，然后对相应的工件进行加热，使其表面组织在极短时间内转变成奥氏体，自行冷却并最终在工件表面形成马氏体淬硬层。

前言作为古老又新颖的学科，表面强化技术为致力于改善材料表面化学性质、组织机构、应力状态的性质，在人们生活中被广泛应用。

通过掺杂、扩散、离子注入、化学沉积、电镀以及电子束等技术改变材料表面性质的研究，使得我们能得到更多表面性质优良的金属，使金属得到叫高的抗腐蚀、抗耐磨性，使工业生产设备及产品使用范围更广1。

这样，我们能得到更好的表面性质金属及非金属，节约了人类资源，保护和改善了我们的生活环境。

材料表面强化技术已经成为了现在制造业最伟大的创造。

追溯至春秋晚期，我国已应用铜器热镀锡和鎏金技术，从工业革命开始到最近50年，材料表面强化技术得到飞速发展。

本文吸取现代先进技术的优点，对表面技术的应用进行总结，取其精华，去其糟粕，进行综合陈述及比较。

虽然创新很少，但对现有技术的归纳比较在一定程度上更好的促进了表面技术的发展和研究。

本论文重点研究现有的表面强化技术以及这些技术的应用，意在归纳总结，学习传承。

使得我们能更好的学习和了解这些先进的表面技术，为我们以后的研发和应用做好铺垫。

表面强化技术是表面工程的一个分支，是工程科学技术中一个涉及学科广泛、活力很强、成果突出并与生产实践紧密结合的领域，它渗透到航空航天、信息技术、新材料技术以及先进制造技术等前沿技术的各个方面。

从高科技产品到人们日常生活都离不开材料表面强化技术。

离子束、激光束、电子束、微波及超高真空技术的开发，引起了表面工程技术研究和应用的热潮，并成为了世界最关键的技术之一2。

本文对材料表面强化技术及应用的研究进行了探讨。

l 韩煦：材料表面强化技术及应用1 表面强化技术概述1.1 表面强化技术概述表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。

追溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术3。

但是，表面工程的迅速发展还是从19 世纪工业革命开始，20 世纪80 年代成为世界上10 大关键技术，进入20 世纪90 年代发展势头出现工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍是将是主导21 世纪的关键技术之一。