45钢表面纳米化机理增材制造

45钢表面纳米化机理增材制造

【实用版】

目录

1.45 钢的概述

2.钢表面纳米化的意义

3.增材制造的原理和应用

4.45 钢表面纳米化机理与增材制造的关系

5.45 钢表面纳米化机理增材制造的研究现状与展望

正文

一、45 钢的概述

45 钢是我国常用的高质碳结构钢，具有较高的强度、良好的韧性和耐磨性，广泛应用于机械制造、汽车、轴承等行业。然而，随着工业领域的不断发展和技术进步，45 钢在强度、硬度、耐磨性等方面的性能已经无法满足一些高端领域的应用需求。

二、钢表面纳米化的意义

钢表面纳米化技术是一种通过物理、化学等手段，在钢表面形成纳米级厚度的氧化物或其他化合物的过程。钢表面纳米化可以显著提高钢的表面硬度、耐磨性、抗疲劳性能等，从而提高其使用寿命和性能。

三、增材制造的原理和应用

增材制造，又称为 3D 打印，是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积物料来制造三维物体的技术。增材制造技术在航空航天、汽车制造、医疗、建筑等领域有着广泛的应用。

四、45 钢表面纳米化机理与增材制造的关系

45 钢表面纳米化机理增材制造是将纳米化的 45 钢通过增材制造技

术制造成各种形状和规格的零件。这种技术不仅能够提高 45 钢的性能，还能实现对 45 钢的精确控制，提高生产效率。

五、45 钢表面纳米化机理增材制造的研究现状与展望

目前，45 钢表面纳米化机理增材制造技术已经取得了一定的研究进展。但是，由于纳米材料的特性和增材制造技术的局限性，该技术在实际应用中还存在一些问题，如纳米材料的分散、增材制造过程中的温度控制等。

表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的研究进展

表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的研究进 展 摘要：多数工程结构材料的失效都是从表面的薄弱环节开始发生或者传导，从而引起材料的性能下降，使用寿命缩短。受生物材料的梯度结构启发，近年来开发了多种表面纳米化技术，成功在工程材料表面制备了晶粒尺寸从表层纳米尺度连续变化到内部宏观尺度的梯度纳米结构，强化和保护了材料表面，有效地解决了上述问题。结合国内外表面纳米化的研究结果，综述了金属材料梯度纳米材料的研究进展。首先，介绍了梯度塑性变形、物理化学沉积等表面纳米化加工技术的最新进展。其次，对梯度等轴纳米晶、梯度纳米层片和梯度纳米孪晶等多种表面纳米化材料的微观结构进行了归纳，并对最新发展的梯度纳米结构材料表层晶粒的晶体学取向等微观信息表征方法进行了系统地阐述。随后，总结了梯度纳米结构对工程材料的表面强度、塑性、强-塑匹配、加工硬化、疲劳、耐磨、腐蚀和热稳定性等性能的影响。最后展望了表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的发展趋势及工程应用所面临的挑战。 关键词：表面纳米化；梯度塑性变形；物理沉积；化学沉积；纳米结构；微观结构；摩擦 金属材料是国家经济建设、国防建设和社会发展的重要支撑，开发、设计和制备性能优异的结构金属材料一直是凝聚态物理、材料科学等研究前沿。自20 世纪90 年代，德国科学家Gleiter 教授提出“纳米材料”的概念以来[1]，纳米颗粒、纳米线、纳米多层薄膜、纳米晶、纳米孪晶和纳米梯度结构等各种新型纳米结构材料应运而生[2-3]。与传统的粗晶材料相比，纳米结构金属材料具有微小的结

构及独特的物理、化学和力学等性能[4]。这些特点和优势为基础研究提供了新的契机，也为纳米科学技术的创新与大规模的工业化提供了新的机遇。 近年来，塑性变形细化结构制备超细晶或纳米晶得到了深入研究。细化微观结构能将材料的屈服强度提高几倍甚至十几倍[4]。但是，当应变量达到某一临界值时，材料的结构尺寸和强度不再随应变的增加而发生变化[5]。对纯金属而言，饱和临界晶粒尺寸通常大于100 nm[6]。如何突破晶粒的细化限制，进一步减小晶粒尺寸，制备出晶粒尺寸小于100 nm 的纳米结构材料，是纳米金属发展所面临的主要挑战之一。1999 年，中国科学院沈阳金属研究所卢柯教授和香港城市大学的吕坚教授等人[7]首次创新性地提出表面纳米化的概念，即在金属材料表面，利用塑性变形的方式，制备一定厚度且表层为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度纳米结构。此后，各种表面纳米化变形技术，如表面机械研磨（Surface Mechanical Attrition Treatment, SMAT）[8-9]、表面机械碾磨（Surface Mechanical Grinding Treatment, SMGT）[10-11]和高能喷丸[12]等应运而生，并在Cu、Fe、Ni 等多种材料表面制备了梯度纳米结构。通过多道次的表面塑性变形，金属表面的晶粒尺寸可细化至10 nm 以下[13]，远小于相应金属的稳态晶粒尺寸。表面梯度纳米结构可显著降低材料表面的渗氮温度[14]，提高材料表面的硬度[15]、耐磨性[16]和疲劳性[17]等性能，从而延长材料的使用寿命。通过引入表面梯度纳米结构，在一些材料中也实现了良好的强度和塑性匹配[18]。与传统的喷丸等高能耗、低效率、设备复杂的纳米化工艺相比，表面纳米化有很多独特的优势：1）制备方法简单、成本低，具有很大的应用潜力；2）纳米化表层和基体之间无明显界面，不会导致材料在使用过程中分离；3）制备的材料与原始材料

金属表面纳米化

表面自身纳米化及其研究进展 摘要：金属材料表面自身纳米化，即在材料自身表面形成具有纳米结构的表面层。纳米结构表层与基体之问没有明砬的界面，处理前后材料的外形尺寸基本没变，一方面克服了目前三维大尺寸纳米晶体材料制备的技术困难，另一方面又将纳米晶体材料的优异性能与传统金属材料相结合。 关键词：表面自身纳米化；性能；应用 前言 很多丁程上的应用只需要改善材料的表面性能．就可以提高整个材料的综合服役性能和使用寿命，因为材料的失效一般源于材料的表面，如材料的疲劳、磨蚀疲劳、腐蚀、摩擦磨损等。另外，为了改进一些常见的材料加丁工艺，如材料的表面渗氮、渗铬，异种金属材料的固态扩散焊接等，迫切需要改善材料的表面性能。显然，把纳米技术与表面改性技术相结合。实现材料的表面纳米化。将是一个非常有潜力的领域。近年来，徐滨士等【1-2】提出纳米表面工程的概念。为材料表面改性开创了新的途径。 表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合，在工业应用上具有广阔的应用前景。众所周知，工程结构材料的失效多始于表面，而且材料的疲劳、腐蚀、磨损对材料的表面结构和性能很敏感。因此，表面组织和性能的优化就成为提高材料整体性能和服役行为的有效途径。1999年，h等?提出了金属材料表面自身纳米化(Suface

Self-Nanocrystallization，SNC)的概念，即在材料自身表面形成具有纳米结构的表面层。纳米结构表层与基体之间没有明显的界面，处理前后材料的外形尺寸基本不变。这种表面自身纳米化技术，一方面克服了目前三维大尺寸纳米晶体材料制备的技术困难，另一方面又将纳米材料的优异性能应用到了传统工程材料的表面改性技术中。因此，这种新材料新技术具有很大的工业应用价值。目前，表面纳米化的研究主要集中于机械加工的方法。本文将简要介绍表面自身纳米化处理的技术特点以及对疲劳、腐蚀、磨损等性能的影响。 2 表面纳米化的基本原理与制备方法 在块状粗晶材料上获得纳米结构表层有3种基本方式[8] 表面涂层或沉积，表面自身纳米化和混合方式。 表面涂层或沉积，首先制备出具有纳米尺度的颗粒再将这些颗粒固结在材料的表面在材料上形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层。这种材料的主要特征是纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀表层与基体之间存在着明显的界面材料的外形尺寸与处理前相比有所增加。 表面自身纳米化，对于多晶材料采用非平衡处理方法增加材料表面的自由能使粗晶组织逐渐细化至纳米量级这种材料的主要特征是晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大纳米结构表层与基体之间不存在界面与处理前相比材料的外形尺寸基本不变。表面自身纳米化技术与表面自身纳米化材料有很多独特之处：首先，表面自身纳米化采用常规的表面处理方法(或者对常规的处理方法进行略微的改造)即可实现，在

45#钢表面处理

45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,AS中称为1045,080M46,DIN称为:C45 45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。45＃钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 1. 45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。 如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35％从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16％，断面收缩率为40％，冲击功为39J 45号钢不淬火硬度小于HRC28，比较软，不耐磨。淬火后硬度可以（注意是可以）大于HRC55，耐磨性较好， 45号钢淬火后硬度可以（注意是可以）大于HRC55。但这是小截面的，截面稍大，得到的硬度就会降低。而且冬天淬裂的可能也是有的。这些方面都要注意。不要采用表面氮化处理，虽然表面硬度可以提高很多，但基体材料会硬度很低。虽然耐磨了，但会压出小坑来

增材制造

关于“增材制造”相关信息 1、2012年8月，美国增材制造创新研究所成立，联合了宾夕法尼亚州西部、俄亥俄州东部和弗吉尼亚州西部的14所大学、40余家企业、11家非营利机构和专业协会。 2、英国工程与物理科学研究委员会中设有增材制造研究中心，参与机构包括、、英国国家物理实验室、波音公司以及德国EOS公司等15家知名大学、研究机构及企业。 3、德国建立了直接制造研究中心，主要研究和推动增材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用;法国增材制造协会致力于增材制造技术标准的研究 4、神户大学教授Shirase Keiichi领导的一群研究人员开发出一种机床原型，该机型能够像3D打印机那样制造精密部件。与大多数3D打印机或者机加工切削工具所不同的是，它可以根据一个加工信息和切削条件的数据库，自动制订优化加工流程。 5、欧洲航天局和伯明翰大学研发的金属增材制造新技术：不用激光，也不用电子束，而是一个由一组反射镜聚焦的光束； 6、2014年，台湾清华大学动力机械工程学系与纳米工程研究所教授傅建中及其团队参与了台湾科技部工程司当年全力推动的一项增材制造跨领域研究项目计划，并成功开发一套纳米级3D打印系统，这套平台可以为科研人员提供快速低成本的3D微结构，精度可达150纳米。这项技术将可对先进科技在生物医学、材料工程及物理光学领域的研发产生重大

影响。 7、西北工大凝固技术国家重点实验室黄卫东,已经建立了系列激光熔覆成形与修复装备，可满足大型机械装备的大型零件及难拆卸零件的原位修复和再制造。 8、北航突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术，解决了大型整体金属构件激光成形过程零件变形与开裂"瓶颈难题"和内部缺陷和内部质量控制及其无损检验关键技术，飞机构件综合力学性能达到或超过钛合金模锻件. 中国工程院院士、北京航空航天大学教授,中航工业北京航空制造工程研究所研究员、工程院院士关桥; 北京航空航天大学教授王华明。 9、西安交大以研究光固化快速成型(SL)技术为主快速成形制造工程研究中心和快速制造国家工程研究中心，建立了一套支撑产品快速开发的快速制造系统，研制、生产和销售多种型号的激光快速成型设备、快速模具设备及三维反求设备，产品远销印度、俄罗斯、肯尼亚等国，成为具有国际竞争力的快速成型设备制造单位。西安交通大学的卢秉恒院士为代表。 西安交大在新技术研发方面主要开展了LED紫外快速成型机技术、陶瓷零件光固化制造技术，铸型制造技术、生物组织制造技术、金属熔覆制造技术和复合材料制造技术的研究。在陶瓷零件制造的研究中，研制了一种基于硅溶胶的水基陶瓷浆料光固化快速成型工艺，实现了、一体化铸型等复杂陶瓷零件的快速制造。 西安交大与中国空气动力研究与发展中心及成都飞机设计研究所合

纳米表面工程

纳米表面工程 专业： 学号： 姓名：

一、引言 表面工程是将材料的表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用各种表面技术，使材料的表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。 随着纳米科技的发展，微机电系统的设计、制造日益增多，制造技术以由亚微米层次进入到原子、分子级的纳米层次。纳米机器人、纳米钳、纳米电机、……，此类机电系统涉及到大量的表面科学表面技术问题，且随着尺寸减小和表面效应的出现，传统的表面设计和加工方法已不在适应。 纳米表面工程是通过特定的加工技术赋予材料以纳米表面、使表面纳米结构化，从而使材料的表面得以强化、改性或赋予表面新功能的系统工程。产生机敏表面、纳米智能表面和表面纳米器件。 与传统的表面工程相比，其特点是：取决于基体性能的因素被弱化，表面处理、改性和功能化的自由度扩大，表面加工技术的作用更加突出，产品的附加值更高。 二、应用 纳米技术在表面工程应用中发展较快的有两个领域：一个是纳米薄膜和迭层膜的制备，它使薄膜的电学性能、磁学性能、光电性能等成倍提高；另一个领域是将金属或非金属的纳米级颗粒应用到热喷涂、电刷镀、化学镀、涂装、润滑、粘结等各种传统、常用的表面技术中。 1.纳米薄膜 纳米薄膜具有纳米材料的特殊结构，即晶粒和晶界都属于纳米尺寸数量级。典型的纳米薄膜是以纳米粒子或原子团簇为基质的薄膜体，或者薄膜的厚度为纳米尺寸数量级，从而表现出显著的量子尺寸效应。 目前，对纳米薄膜的研究多集中在纳米复合薄膜，这是一类具有广泛应用前景的材料。纳米复合薄膜按用途可将其分为两大类，即纳米复合功能薄膜和纳米复合结构薄膜。前者主要利用纳米粒子所具有的光、电、磁等方面的特异功能，通过复合赋予基体所不具备的功能。后者主要是通过纳米复合提高机械方面的性能。由于纳米粒子组成、性能、工艺条件等参量的变化都对复合薄膜的特性有显著的影响，因此可以在较多自由度的情况人为地控制纳米复合薄膜的特性。 2．纳米热喷涂涂层 纳米热喷涂技术就是以现有热喷涂技术为基础，通过热喷涂材料而得到纳米涂层。热喷涂纳米涂层可分三类：单一纳米材料涂层体系；两种（或多种）纳米材料构成的复合涂层体系；添加纳米颗粒材料的复合体系，其中添加陶瓷或金属陶瓷颗粒的复合体系较容易实现。目前，完全的纳米材料涂层由于技术繁杂、难度大，离应用还有相当距离。大部分的研究开发工作集中在第三种，即在传统涂覆层技术基础上，添加复合纳米材料，可在较低成本下，使涂覆层功能得到显著提高。 纳米结构氧化铝/氧化钛复合陶瓷涂层具有优良的抗磨损性能，显示良好的韧性和吸纳应力的能力，其粘结强度是传统涂层的2倍，抗磨损性是它的3～4倍，抗冲击性能也得到很大提高。添加CeO2或ZrO2到Al2O3/ TiO2纳米粉中进行热喷涂，在保持与传统涂层相同硬度的条件下，其抗磨损性能也将大大提高。 3．纳米复合镀层 纳米复合镀层就是在镀液中加入纳米固体颗粒，通过与金属共沉积获得镀层。把纳米颗粒应用在电镀、化学镀及电刷镀中来获得比普通复合镀层高的硬度、耐磨性、减摩性等已获得较大进展。纳米量级的颗粒在理论上可大幅提高镀层中的化合物复合量，而且纳米颗粒的引入，会给镀层带来优异的功能特性。目前开发较多的有镍基、锌基、铜基和银基等镀层。按用途可分为耐磨减摩镀层、耐高温镀层、装饰防护性镀层等。

纳米钢材的韧性及其增强机理研究

纳米钢材的韧性及其增强机理研究 纳米材料是指在纳米级别下制备或处理得到的材料，其特点是具有高比表面积、高表面能和特殊的物理、化学和力学性质。纳米材料因具有独特的性能而吸引了广泛的研究兴趣。纳米钢材作为一种新型的材料，在很多领域都具有广泛的应用前景。其优越的韧性表现引起了人们的极大兴趣，然而其韧性增强机理却仍需要进一步研究。 为什么纳米钢材具有优越的韧性？ 传统的微米级晶粒结构材料的强度和韧性是有限的，因为当微米级晶粒达到一 定尺寸时，其晶界数量迅速增加，晶界成为限制材料性能的主要因素。晶界位错和其他晶界缺陷是造成材料韧性降低的主要原因。而纳米钢材的晶粒尺寸只有几十到几百纳米，晶界数目大大减少，因此具有超强的韧性。此外，因其表面积大，表面能量大，故氧化、氢脆都比普通钢严重，需特别注意。 纳米钢材的韧性增强机理 纳米钢材因为材料本身特殊的纳米结构，使得其具有独特的力学性能，在研究 过程中，人们提出了一系列的韧性增强机理，主要包括以下三个方面： 1. 晶界滑移抵抗机制 纳米晶在变形过程中，由于界面效应导致晶界处的原子占位发生变化，使晶界 增加其滑移抵抗。晶界处原子的重新排列和强化，显著提高纳米材料的强度和韧性，从而有效地增强了纳米钢材的韧性。 2. 变形诱导纤维剪切机制 当材料受到外力作用时，其累积变形能将沿着疏松和薄弱的纤维层产生剪切失 稳现象并发生塑性损伤，同时变形诱导纤维剪切机制也能够有效地增加纳米钢材的韧性，因为其具有晶体的面外滑移，能够增强材料的变形。

3. 奇异变形机制 在纳米材料的变形过程中，会出现一些奇异现象，如超高效变形、超塑性和超塑性突变等。这些奇异现象是由纳米材料的局部钢化和顺应量增加导致的。局部钢化可以使局部产生更强的剪切应力，同时顺应量增加会使整体材料更容易变形，从而有效地增加纳米钢材的韧性。 总结 纳米钢材因其固有的纳米级结构，具有重要的应用前景和极高的研究价值。目前，人们对其韧性增强机理的研究仍在不断深入，同时人们越来越注重研究纳米材料的制备工艺，以满足实际应用的需要。相信在未来的研究中，这一领域将继续有所突破，为我们的生活和社会带来更多的贡献。

45钢加工工艺及热处理方法

45钢加工工艺及热处理方法 45号钢在行业俗称万能钢，是应用最广泛的一种钢铁材料，那么你一定对45号钢的加工工艺和热处理感兴趣吧。下面就由小编为你带来45钢加工工艺及热处理方法，希望你喜欢。 45钢加工工艺 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。 2.45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 渗碳处理 一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%，芯部一般在0.1--0.25%(特殊情况下采用0.35%)。经热处理后，表面可以获得很高的硬度(HRC58--62)，芯部硬度低，耐冲击。 如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35%从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 加工处理规范 冷压毛胚软化处理规范：温度740~760℃，保温时间4~6h，

以50~100℃/h的冷速，随炉降至温度600℃，出炉空冷，处理前硬度197HBS，处理后硬度156HBS。 正火规范：正火温度850-870℃，正火后硬度170-217HBS。 调质处理规范：淬火温度84010℃，水冷淬火;回火温度60010℃，出炉空冷。 执行标准中 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理温度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度600MPa，屈服强度355MPa，伸长率16%，断面收缩率40%，冲击功为39J。 45号钢的热处理45钢淬火处理后最高可以达到HRC55，当然要求热处理工艺和材质成分要对。但要达到HRC55的硬度，45钢就只能进行低温回火，得到的回火马氏体较粗大，材料硬而脆，使用意义不在，所以一般45钢淬火后的硬度控制在HRC50左右。如果没有耐磨性的要求，更常用的是调质处理。 1、淬火处理：推荐热处理温度：正火：850℃，淬火：840℃，回火：600℃。根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下：淬火温度：840℃水淬; (1)150℃回火，硬度约为57HRC; (2)200℃回火，硬度约为55HRC; (3)250℃回火，硬度约为53HRC; (4)300℃回火，硬度约为48HRC;

45号钢的性能及其制作工艺 专业文献

45号钢的性能及其热处理工艺 张会学号： 1043022076 摘要：在五金行业中，45号钢的制构件很多。45 号钢是一种优质碳素结构用钢，其硬度不高且易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须进行热处理。45号钢可进行各种热处理，它可以做结构件，也可以做工具，本文主要介绍了45 号钢的概况以及一些热处理的方法。 关键词：45 号钢；概况；热处理 45 号钢由于其综合机械性能好、调质处理后其硬度可控制的范围宽，因此用途十分广泛。但在转化为具体的模具前需对其进行热处理。钢的热处理是指 通过钢在固态下的加热、保温和冷却,改变钢的内部组织，从而改变性能的一种工艺方法。本文分两个部分：第一部分是对45号钢的概括性介绍，第二部分便 是对45 号钢热处理方法的一些总结。 45号钢圆钢 45号钢凸轮 1．关于45 号钢 此部分将从45 号钢的化学成分，材料性能和用途三方面入手，对45 号钢 进行介绍： 1.1 45 号钢的化学成分和属性 45 号钢的含碳（C）量是0.42~0.50%，Si 含量为0.17~0.37%，Mn 含量 0.50~0.80%，Cr 含量<=0.25%，Ni 含量<=0.30%。抗拉强度Mpa 600，屈服强度Mpa 355，伸长率16%。

1.2 45 号钢的材料性能 45 号钢虽焊接性能一般，但它是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。它具有良好的切削加工性能。通常在调质或正火状态下使用，它具有高的 强度和塑性，经调质成索氏体时，有一定程度上的的韧性。但进行热处理时， 却会出现淬透性差，水淬变形大，裂纹倾向敏感等问题，尤以40℃左右水淬时 更为明显。 1.3 45 号钢的用途 45 号钢可制造强度要求较高的零件，如曲轴、轴、活塞销、工夹具等零件。这些零件的制造要求大多是零件表面的高硬度性、高耐磨性，而心部具有高强 度和高韧性，调质后进行高频或火焰表面淬火等。45 号钢经低温球化退火后，它可冷挤压为成形零件，如球头销、推力杆等。45钢是轴类零件的常用材料， 淬火后表面硬度可达45～52HRC 它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到 较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。45 号钢还广泛用于机械制造等，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能 并不好，45 号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面 硬度 45号钢用来做模板,梢子,导柱 2 45 号钢的热处理方法 本部分主要分三个小部分来对45 号钢的热处理进行分析，首先介绍的是传统的热处理方法，再次分析了这种热处理方法的弊端及其原因分析，最后介绍

45钢表面纳米化机理增材制造

45钢表面纳米化机理增材制造 引言 随着科技的不断发展，材料科学领域也取得了长足的进步。45钢作为一种常用的 结构钢材料，其表面纳米化机理增材制造技术的研究具有重要的意义。本文将从表面纳米化的概念入手，探讨45钢表面纳米化的机理及其在增材制造中的应用。 表面纳米化的概念 表面纳米化是指通过一系列的工艺和方法，使材料表面的微观结构和性能发生改变，达到纳米级别的效果。在45钢的表面纳米化中，常用的方法包括化学处理、热处 理和机械处理等。 化学处理 化学处理是指通过在45钢表面施加特定的化学药剂，改变其表面化学组成和结构。常用的化学处理方法有酸洗、电解抛光和电化学沉积等。这些方法可以使45钢表 面的氧化物和杂质得到去除，从而提高其表面的纯度和光洁度。 热处理 热处理是指通过加热和冷却的过程，改变45钢的晶体结构和性能。常用的热处理 方法有淬火、回火和退火等。这些方法可以使45钢表面的晶粒尺寸减小，提高其 硬度和强度。 机械处理 机械处理是指通过机械力的作用，改变45钢表面的形状和结构。常用的机械处理 方法有打磨、抛光和切削等。这些方法可以使45钢表面的粗糙度减小，提高其表 面的光洁度和平整度。 45钢表面纳米化的机理 45钢表面纳米化的机理主要包括晶界迁移、晶粒细化和表面改性。 晶界迁移 晶界迁移是指45钢表面晶界的迁移和重排，从而改变材料的晶体结构和性能。通 过热处理和机械处理等方法，可以使45钢表面的晶界迁移，从而提高其强度和硬度。

晶粒细化 晶粒细化是指通过热处理和机械处理等方法，使45钢表面的晶粒尺寸减小。晶粒细化可以提高材料的强度和塑性，同时也能够改善其耐磨性和耐腐蚀性能。 表面改性 表面改性是指通过化学处理和热处理等方法，改变45钢表面的化学组成和结构。表面改性可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性能，同时也能够改善其润滑性和附着性。 45钢表面纳米化在增材制造中的应用 45钢表面纳米化在增材制造中具有广阔的应用前景。 增加材料的接触面积 通过表面纳米化，可以使45钢表面的粗糙度减小，从而增加其表面的接触面积。这样一来，在增材制造中，45钢与其他材料的粘接强度将得到提高，从而增加结构的稳定性和可靠性。 提高材料的耐磨性 通过表面纳米化，可以改善45钢的表面硬度和光洁度，提高其耐磨性。在增材制造中，45钢作为结构材料，经常需要承受摩擦和磨损的作用。表面纳米化可以使45钢的表面更加耐磨，从而延长其使用寿命。 增强材料的抗腐蚀性能 通过表面纳米化，可以改善45钢的表面结构和化学组成，提高其抗腐蚀性能。在增材制造中，45钢常常需要在恶劣的环境中工作，如潮湿、酸碱等条件下。表面纳米化可以提高45钢的抗腐蚀能力，从而保证其长期稳定的工作性能。 提升材料的机械性能 通过表面纳米化，可以改变45钢的晶体结构和晶界性质，提高其机械性能。在增材制造中，45钢需要承受复杂的载荷和应力，如拉伸、弯曲和压缩等。表面纳米化可以使45钢的强度和韧性得到提高，从而提升其机械性能。 结论 45钢表面纳米化机理增材制造技术的研究对于提高45钢的性能和应用具有重要的意义。通过化学处理、热处理和机械处理等方法，可以改变45钢表面的微观结构和性能，从而提高其耐磨性、耐腐蚀性和机械性能。在增材制造中，45钢表面纳米化可以增加材料的接触面积、提高耐磨性、增强抗腐蚀性能和提升机械性能。因此，45钢表面纳米化机理增材制造技术具有广泛的应用前景。

45钢表面氮化条件

45钢表面氮化条件 45钢是一种碳素结构钢，通常用于制造机械零件和工具。为了提高45钢的硬度和耐磨性，常用的方法是对其表面进行氮化处理。下面将详细介绍45钢表面氮化的条件。 表面氮化是一种通过向材料表面注入氮元素来改善其性能的热处理方法。氮化处理可以显著提高钢材的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命。同时，氮化处理还能够改善材料的耐高温性能和降低摩擦系数，使其在摩擦副工作环境中表现出色。 要对45钢进行表面氮化处理，首先需要选择合适的氮化方法。常用的氮化方法主要包括气体氮化和离子氮化两种。 气体氮化是一种将氮气稳定流经一定温度下的表面的处理方法。在气体氮化过程中，将45钢件置于含有氮气的密闭容器中，加热至一定温度，让氮气与材料表面的金属元素发生化学反应，从而使表面形成一层富氮的化合物。由于气体氮化中的氮源是氮气，因此可以通过调节氮气浓度和温度来控制氮化层的厚度和组织结构。

离子氮化是一种利用离子轰击的方式将氮元素注入到45钢表面的处理方法。在离子氮化过程中，将45钢件置于真空腔室中，通过加热和注入一定的氮气或氨气，产生高能量的氮离子束，在离子撞击的作用下，将氮离子注入到材料表面，形成一层富氮的氮化层。离子氮化具有工艺参数可调节性强、处理速度快和氮化层质量高等优点。 在确定了氮化方法后，还需要考虑氮化温度和处理时间。氮化温度是指将45钢加热至一定温度进行氮化处理的过程，一般在500℃至600℃之间。在这个温度范围内，45钢的晶体结构和晶粒尺寸不会发生明显变化，同时也能够使得氮原子进入到材料的晶格中形成固溶体。氮化处理时间一般为几小时到几十小时不等，具体根据材料的要求和所使用的氮化方法而定。 除了氮化温度和处理时间外，还需注意氮化过程中的气氛控制，尤其是气氛气压的控制。在气体氮化过程中，需要保持适当的氮气浓度和均匀的气氛流动，以确保氮元素能够均匀地注入材料表面。在离子氮化过程中，通常会设定一定的氮气或氨气注入速率和真空度，以控制氮离子注入的速度和浓度。

增材制造技术的应用及发展

增材制造技术的应用及发展 张洪宝;胡大超 【摘要】增材制造技术是基于材料堆积法的高新制造技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果.增材制造技术作为一种重要的数字化制造技术,可以由三维数字模型直接成形任意复杂实体结构,省去了传统的材料去除制造方法中使用的刀具、工装、冷却液和其他辅助装置,在产品单件或小批量生产方面具有显著的成本和效率优势.介绍了增材制造技术的发展现状、原理与特点,对目前较为先进的金属成型工艺作了重点介绍,阐述了增材制造技术的工程应用及其今后发展趋势. 【期刊名称】《上海应用技术学院学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2016(016)001 【总页数】6页(P93-98) 【关键词】增材制造技术;金属快速成型;工程应用;发展趋势 【作者】张洪宝;胡大超 【作者单位】上海应用技术学院机械工程学院,上海 201418;上海应用技术学院机械工程学院,上海 201418 【正文语种】中文 【中图分类】TB47 增材制造技术又称快速成型技术(Rapid Prototyping， RP)，是20世纪80年代中期发展起来的一种利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术.该技术借助计算机、激光、精密传动和数控等手段，将计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造

(CAM)集成于一体，以逐层累积的建造方式在短时间内直接制造产品样品，无需 传统的机械加工设备和工艺，显著地缩短了产品开发的周期，增强了企业的竞争能力[1].相比传统机械制造方法，增材制造技术可以实现任意复杂结构模具等的快速 制造，在单件或小批量生产用机械制造过程中，具有制造成本低，周期短的优势，因此广泛应用于机械制造业[2]. 增材制造技术最早出现在1892年，美国Blanther用分层制造法构成地形图并申 请了专利，开启了该技术发展的序幕.20世纪80 年代，RP技术经历了快速及根本性的发展，仅在1986～1998年期间注册的美国专利就有274个[3].美国的3D Systems公司于1988年生产出了世界上第一台液态光敏树脂选择性固化快速成 型机(SLA-250).20世纪90年代后期，出现了3DP、SDM、SGC、FDM等十几 种不同的快速成型技术.2012年美国总统奥巴马为重振美国制造业提出一系列计划，将3D打印技术列为11项重要技术之一.英国技术战略委员会“未来的高附加值制造技术展望”中，把增材制造技术列为提升国家竞争力，应对未来挑战的22个应优先发展技术之一[4].目前，美国Ford汽车公司和DuPont公司已经在他们的生 产线上采用RP技术，美国Pratt & Whitney公司已应用RP技术制造铸造熔模. 欧洲和日本等国家也不甘落后，纷纷进行RP技术及设备研制等方面的研究工作，如德国的EOS公司、以色列的Cubital公司以及日本的CMET公司等[3].近年来，采用RP设备最积极的地区是东亚，尤其是韩国、香港、新加坡[5].国外RP技术 在航天航空、汽车交通、医疗器械、艺术创作等多个领域得到应用. 我国于90年代初才开始增材制造技术研究，虽短短20余年时间，却得到了工业 界的高度重视，发展迅速.2013年，国内媒体纷纷报道，将RP技术称为“3D打印—无所不能的未来”[6] 、“几乎颠覆传统的制造模式”[7]等.我国已拟定增材 制造技术路线图和中长期发展战略，中国工程院2012年1号文件内容即为进行“增材制造技术工程科技发展战略的研究”，成立了由华中科技大学、西安交通大

45钢的调制处理工艺及工艺制定原理

45钢的调制处理工艺及工艺制定原理 45钢是一种常用的工程结构钢，广泛应用于船舶、桥梁、建筑和机械制造等领域。为了提高45钢的性能和使用寿命，需要对其进行调制处理。本文将探讨45钢的调制处理工艺及工艺制定原理。 一、45钢的调制处理工艺 调制处理是指通过热处理、机械加工和化学处理等方法对钢材进行改性，以获得所需的性能和组织结构。对于45钢而言，常用的调制处理工艺包括热处理、表面处理和化学处理等。 1. 热处理：热处理是通过加热和冷却的方式改变钢材的组织结构和性能。对于45钢而言，常用的热处理方法包括正火、淬火和回火。正火可以提高钢材的强度和硬度，但韧性较低；淬火可以获得较高的硬度和强度，但容易产生变形和开裂；回火可以降低钢材的硬度和强度，提高韧性和韧性。 2. 表面处理：表面处理是通过对钢材表面进行特殊处理，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。对于45钢而言，常用的表面处理方法包括镀锌、镀铬和热喷涂等。镀锌可以在钢材表面形成一层锌层，起到防腐蚀的作用；镀铬可以提高钢材的硬度和耐磨性；热喷涂可以在钢材表面形成一层陶瓷涂层，提高其耐磨性和耐腐蚀性。 3. 化学处理：化学处理是通过在钢材表面形成一层化学反应产物，改变钢材的表面性能。对于45钢而言，常用的化学处理方法包括

酸洗、镀膜和渗碳等。酸洗可以去除钢材表面的氧化皮和锈蚀层，提高其表面光洁度和耐腐蚀性；镀膜可以在钢材表面形成一层保护膜，起到防腐蚀的作用；渗碳可以在钢材表面形成一层高碳化层，提高其硬度和耐磨性。 二、工艺制定原理 工艺制定是指根据钢材的性能和要求，确定适合的调制处理工艺。在制定45钢的调制处理工艺时，需要考虑以下几个原则： 1. 材料性能：根据45钢的化学成分和机械性能，确定适合的调制处理方法。例如，如果需要提高钢材的硬度和强度，可以选择淬火工艺；如果需要提高钢材的韧性和韧性，可以选择回火工艺。 2. 使用要求：根据45钢的使用要求和环境条件，确定适合的表面处理方法。例如，如果钢材需要具有较高的耐腐蚀性，可以选择镀锌或镀铬工艺；如果钢材需要具有较高的耐磨性，可以选择热喷涂工艺。 3. 工艺可行性：在制定工艺时，需要考虑工艺的可行性和经济性。例如，某些工艺可能需要较高的设备和能源投入，成本较高，因此需要权衡利弊。 4. 工艺控制：在制定工艺时，需要考虑工艺的可控性和稳定性。例如，某些工艺可能对温度、时间和冷却速度等参数要求较高，需要

（完整版）增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术

（完整版）增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术 增材制造技术较传统工艺的优势与关键技术 一、增材制造技术的简介 增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除一切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。 增材制造原理与不同的材料和工艺结合形成了许多增材制造设备，目前已有的设备种类达到20多种。该技术一出现就取得了快速发展，在消费电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了广泛的应用。其特点是单件或小批量的快速制造，这一技术特点决定了快速成形在产品创新中具有显著的作用。 二、增材制造技术的优势 2.1设计上的自由度——在机加工、铸造或模塑生产当中，复杂设计的代价高昂，其每项细节都必须通过使用额外的刀具或其它步骤进行制造。相比而言，在增材制造当中，部件的复杂度极少需要或根本无需额外考虑。增材制造可以构建出其它制造工艺所不能实现或无法想像的形状，可以从纯粹考虑功能性的方面来设计部件，而无需考虑与制造相关的限制。 2.2小批量生产的经济性——增材制造过程无需生产或装配硬模具，且装夹过程用时较短，因此它不存在那些需要通过大批量生产才能抵消的典型的生产成本。增材工艺允许采用非常低的生产批量，包括单件生产，就能达到经济合理的打印生产目的。 2.3高材料效率——增材制造部件，特别是金属部件，仍然需要进行机加工。增材制造工序经常不能达到关键性部件所要求的最终细节、尺寸和表面光洁度的要求。但是所有近净成形工艺当中，增材制造是

增材制造技术的概念

增材制造技术的概念 增材制造技术是一种先进的制造工艺，也被称为3D打印技术。它利用数字化设计文件，通过逐层堆叠材料的方式，制造出三维实体物体。与传统的减材制造技术相比，增材制造 技术具有快速、灵活、节约材料、可定制性强等特点，因此在航空航天、医疗、汽车制造 等领域得到广泛应用。本文将从增材制造技术的基本原理、应用领域、未来发展趋势等方 面进行详细阐述。 一、增材制造技术的基本原理 增材制造技术的基本原理是根据数字化的三维模型，通过一层层的堆叠材料来逐渐构 建出所需的实体物体。其工艺流程可以简单描述为：根据设计要求，使用CAD软件绘制出 三维模型并进行优化；通过CAM软件将模型切片，生成逐层堆叠的路径信息；然后，将材 料（如金属粉末、塑料丝等）按照路径信息逐层加工，通过激光束或其他形式的能量源将 材料熔化、固化，逐渐堆叠而成；去除支撑结构、表面处理等工艺，使得最终的产品符合 设计要求。整个制造过程快速、灵活，可大大节约材料和加工时间，实现了低成本、高效 率的制造。 二、增材制造技术的应用领域 1.航空航天领域 增材制造技术在航空航天领域具有广泛的应用前景。可以利用增材制造技术生产轻量 化的航空发动机零部件，提高发动机的性能和燃烧效率；还可以制造复杂的内部结构零件，如燃烧室等，大大提高零部件的整体性能。在航天器件制造方面，增材制造技术也可以实 现快速、灵活的生产，并且可根据具体需求进行个性化定制，符合航空航天产品的特殊要求。 2.医疗领域 在医疗领域，增材制造技术可以应用于定制化医疗器械的制造，包括假体植入件、牙 科种植体等。通过增材制造技术，可以根据患者个体化的需求，精确制造符合其身体结构 的医疗器械，提高手术的成功率和患者的生活质量。增材制造技术还可以用于生物医学领 域的研究，如生物打印技术等，为医学研究和临床应用提供新的可能性。 3.汽车制造领域 在汽车制造领域，增材制造技术也发挥着重要的作用。通过增材制造技术，可以制造 轻量化、复杂形状的汽车零部件，提高汽车的燃油效率和安全性能，减少车辆的自重。增 材制造技术还可以为汽车制造业提供快速样件、个性化零部件等解决方案，提高制造效率 和产品质量。

增材制造知识介绍

增材制造知识介绍 1增材制造的基本原理 增材制造（Additive Manufacturing，AM）利用计算机控制3D 数据逐层堆积材料，是基于离散－堆积原理的高效净成形技术。 自21世纪以来，增材制造以其独特的优势为制造业开辟了一个新的先进制造技术，被众多国家视为未来产业发展的新增长点，是工业4.0的核心，是具有深刻变革意义的新型生产方式。 增材制造技术所具有的数字化、网络化、个性化和定制化等特点，其将成为引领企业智能制造与创新发展的重要方式，是企业制胜工业4.0时代的重要法宝。 在20世纪90年代增材制造技术发展的初期，增材制造技术被称为“快速原型制造技术”，研究学者主要基于该技术制备非金属原型，通过后续工艺实现金属零件的制备。 具有代表性的工艺主要包括立体光造型（stereo lithography，SL A）、叠层制造（laminated object manufacturing，LOM）、熔融沉积

成形（fused deposition modeling，FDM）、三维喷印（three-dimensi onal printing，3DP）等。 激光选区烧结技术（selective laser sintering，SLS）利用激光束扫描照射包覆有机胶黏剂的金属粉末，获得具有金属骨架的零件原型，通过后续的高温烧结等后处理方式获得相对致密的金属零件。 随着大功率激光器的逐步应用，SLS技术随之发展为激光选区熔化技术（selective laser melting，SLM），该技术利用高能量密度的激光束照射预先铺覆好的金属粉末材料，将其直接熔化并凝固、成形，获得金属制件。 通过SLM技术可以成形接近全致密的精细金属零件，其性能可达到同质锻件水平，高性能金属零件的直接制造是增材制造技术由“快速原型”向“快速制造”转变的重要标志之一。 在SLM技术发展的同时，另一种金属零件直接制造技术，激光沉积制造技术（laser deposition manufacturing，LDM）等高性能金属零件直接制造技术及设备涌现出来。LDM技术起源于美国Sandia 国家实验室的激光近净成形技术（laser engineering net shaping，L ENS），利用高能量激光束将同轴或旁轴喷射的金属粉末直接熔化，并按照预定的轨迹逐层堆积凝固成形，获得尺寸形状接近于最终零件的“近形”坯料制件，经过后续的小余量加工及后处理获得最终的金属零件。 SLM和LDM技术作为金属增材制造的两种主要方式，是当前研究的热点内容，其在结构复杂、材料昂贵、小批量定制生产方面具

等离子制造技术与增材制造装备

等离子表面合金化制造技术与增材制造装备 马球 摘要：等离子体制造技术是指利用等离子体作为热源，对零部件进行焊接、切割、增材制造等制造技术的总称。和传统减材制造技术相比，增材制造技术是指通过增加材料的方式而完成零部件的加工制造。本文从等离子体制造技术出发，先介绍了等离子体制造技术和增材制造装备的发展现状，然后介绍了增材制造存在的问题及解决措施，最后指出了增材制造的发展趋势。 关键词：等离子体，堆焊制造，增材制造 Plasma Manufacturing Technology and Additive Manufacturing Equipments Ma qiu Abstract: Plasma manufacturing technology is the manufacturing technology by using plasma jet as heat source to the welding, cutting and additive manufacturing and so on. Compared with the conventional manufacturing technology, the additive manufacturing technology accomplishes the manufacture of the components by adding materials. This paper starts from the plasma manufacturing technology, introduces the development status of the plasma manufacturing technology and additive manufacturing technology firstly, then introduces the problems of the additive manufacturing technology existed and the countermeasures, points out its development trends lastly. Keywords: Plasma, manufacturing technology, additive manufacturing 引言 等离子体是指由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。通常根据其宏观温度的高低将等离子体分为热等离子体和冷等离子体。热等离子体主要是指其宏观温度可达几万度甚至更高，其重粒子温度与电子温度接近的平衡态等离子体，常被应用于焊接、切割、增材制造等制造领域。电弧热等离子体是最常用的热等离子体形式，是指通过在一个用于产生等离子体的装置（被称为等离子体发生器）的阴阳极施加直流电源，在高能量的作用下将进入等离子体发生器的工作气体电离成为电子、粒子、离子等组成的高温混合气体，其最高温度可达30000K以上。 由于热等离子体具有能量密度高（最高可接近激光）、温度高（基本可以熔化已知的所有材料）、热转换效率高（可达70%以上）、热源设备成本及维修成本低等突出优点，通过近一百年的发展，已经被广泛的应用于切割、焊接等传统制造加工中，并取得了相当的研究进展。而在近几年的发展中，已经有部分科研工作者利用等离子体技术开发出了等离子体增材制造设备。 因此，笔者通过查阅国内外文献，对等离子体制造技术和增材制造装备进行