第5教学单元表面改性技术2--化学热处理
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1。
3.3表面改性技术1.喷丸强化:它是在受喷材料的再结晶温度下进行的一种冷加工方法,加工过程由弹丸在很高速度下撞击受喷工件表面而完成。
喷丸可应用于表面清理、光整加工、喷丸校形、喷丸强化等。
其中喷丸强化不同于一般的喷丸工艺,它要求喷丸过程中严格控制工艺参数,使工件在受喷后具有预期的表面形貌、表层组织结构和残余应力,从而大幅度地提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
2.表面热处理:它是指仅对工件表层进行热处理,以改变其组织和性能的工艺。
主要方法有感应加热淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热淬火、电解液淬火、脉冲加热淬火、激光热处理和电子束加热处理等。
3。
化学热处理:它是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。
按渗入的元素可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等等。
渗入元素介质可以是固体、液体和气体,但都要经过介质中化学反应、外扩散、相界面化学反应(或表面反应)和工件中扩散四个过程,具体方法有许多种。
4。
等离子扩渗处理(PDT):又称离子轰击热处理,是指在通常大气压力下的特定气氛中利用工件(阴极)和阳极之间产生的辉光放电进行热处理的工艺。
常见的有离子渗氮、离子渗碳、离子碳氮共渗等,尤以离子渗氮最普遍。
等离子扩渗的优点是渗剂简单,无公害,渗层较深,脆性较小,工件变形小,对钢铁材料适用面广,工作周期短.5。
激光表面处理:它是主要利用激光的高亮度、高方向性和高单色性的三大特点,对材料表面进行各种处理,显著改善其组织结构和性能。
设备一般由激光器、功率计、导光聚焦系统、工作台、数控系统、软件编程系统等构成。
主要工艺有激光相变非晶化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化、激光冲击硬化。
6。
电子束表面处理:通常由电子枪阴极灯丝加热后发射带负电的高能电子流,通过一个环状的阳极,经加速射向工件表面使其产生相变硬化,熔覆和合金化等作用,淬火后可获细晶组织等。
材料科学中的表面改性技术表面改性技术是材料科学中一项重要的技术。
它通过改变材料表面的化学、物理特性来改变其性能。
目前,表面改性技术在国家经济、环保、卫生、医疗、能源和其他应用领域中发挥着越来越重要的作用。
表面改性技术可以分为化学表面改性和物理表面改性两类。
化学表面改性是指通过在表面上化学反应形成一层分子膜,改变其化学性质,从而改变其表面特性和性能的方法。
物理表面改性则是指通过物理方法如激光处理,电子束处理等来改变表面的形态和结构。
在实际应用中,表面改性技术的方法有很多种。
其中最常见的有等离子体表面改性、复合离子束表面改性、离子交换等技术。
等离子体表面改性技术是通过等离子体的作用使表面产生化学反应,形成一层分子膜以改善材料的表面性质。
等离子体表面改性技术在橡胶、塑料、陶瓷、金属等材料的加工过程中,并能有效改善表面的性能。
复合离子束表面改性技术是指将合适的离子束等方法在材料表面强制打入一些异质原子,从而改变其表面的结构、相位和化学性质,改善其特性和性能。
该技术可广泛应用于新材料的开发,在纳米材料、催化材料、涂料和涂层领域中具有广泛的应用前景。
离子交换技术是指通过离子交换树脂或石墨等材料在表面吸附与离子交换,改变材料表面离子分解的能力和酸碱性质,改善其性能的方法。
离子交换技术被广泛应用于环保、通讯和新能源等领域的新型材料的开发和生产过程中。
表面改性技术不仅可以改善材料本身的特性和性能,从而改善其应用的关键技术,而且还有利于新型材料的开发。
同时,表面改性技术在环保、卫生和医疗等领域应用也日益增多。
通过表面改性技术,材料的应用范围将会更加广泛,为社会和人类的发展做出更大的贡献。
总之,表面改性技术作为一项重要技术,不仅在材料科学领域有着广泛的应用前景,还对人类的工业生产和社会发展具有极其重要的意义。
随着新型材料的不断涌现,我们相信表面改性技术在未来的发展中将会有更广泛的应用和发展前景。
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展,特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展,对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本,成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外,其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指:耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善,单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的,也是不经济的,而通过表面处理技术,往往可以收到事半功倍的效果;模具的表面处理技术,是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术,改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上,又可分为:化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性;◆提高表面的高温抗氧化性;◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能;减少冷却液的使用;◆提高模具质量,数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间;◆大幅度降低生产成本与采购成本,提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用;◆涂层磨损后,还退掉涂层后,再抛光模具表面,可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种,从表面处理的方式上,主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术:一、物理表面处理法:表面淬火是表面热处理中最常用方法,是强化材料表面的重要手段,分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。