表面改质及强化技术

是一种简单、经济且行之有效地方法,而且在生产实际中取得了满意的使用效果。图1表1

20102287　煤气炉炉底裂缝的焊补/张迎春//热加工工艺.22009,38(15):139～140

焊接修复煤气炉时,采用电弧冷焊工艺,借助栽丝法等措施以减少焊接应力,防止产生裂纹和焊缝剥离是切实可行的。大面积补焊的经济方法是采用塑性较好的异质焊缝焊条铺底镶边,其余部分用碳钢焊条焊完。该方法对煤气炉等大型铸铁件焊接修复具有较好的应用价值。

表面改质及强化技术

20102288　表面预涂覆合金化粉料的电子束熔覆改性技术研究/刘志栋…//焊接.22009(10):18～23电子束表面合金化技术能够赋予材料优异的表面性能,其制备低成本和高性能的技术特点使其在民用和军工领域具有广阔的应用前景。总结了电子束表面合金化技术原理及特点,综述了国内、外涂层电子束熔覆技术的研究现状和最新进展,着重介绍了电子束熔覆工艺对改性层组织及性能的影响,并对目前存在的问题及未来发展方向作了简要的论述。图4参30

20102289　激光冲击处理焊接区在核反应堆上的应用/邹世坤…//焊接.22009(10):37～41

激光冲击处理(又称激光冲击强化,激光喷丸)是利用强脉冲激光导致的压力冲击波在金属材料表层产生应变硬化的一种新型表面强化技术。概述了激光冲击处理在焊接结构上的一些情况,介绍了国内在焊缝激光冲击上的一些研究工作。根据日本东芝公司无吸收层强化核反应堆压力容器的特点,展望了焊接区激光冲击处理将在中国核电技术发展上的应用前景,指出中国在核电站建设中如何利用激光冲击处理技术延缓设备老化和应力腐蚀的问题。图6参6

20102290　Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金复合涂层的研究/卢金斌…//焊接.22009(10):58～60

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆了添加30%镍包碳化钨的Fe2Cr2Ni2B2Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层。采用SEM,EDS,XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。结果表明,Q235钢表面经等离子熔覆的复合涂层厚度可达2.5mm,无裂纹、气孔等缺陷。涂层中WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了WC与涂层间界面结合强度,其组织主要由γ2Fe和α2Fe为基, Cr23C6,Fe6W6C,WC等强化相组成,熔覆层的显微硬度可达500～1000HV0.2。图7表1参9

20102291　添加碳化钨铁基合金等离子弧熔覆复合涂层的组织分析/卢金斌…//焊接学报.22009,30 (9):65～68

采用预置法等离子弧熔覆技术,在Q235钢基体表面熔覆了添加50%镍包WC(碳化钨)的Fe2Cr2B2Si 合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层。采用SEM,EDS,XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。结果表明,涂层与基体为冶金结合,其中部分WC分解,剩余WC主要分布在涂层的中、底部并与涂层结合良好,最后形成以γ2Fe为基,大颗粒WC,枝晶Fe3W3C,Fe6W6C, W2C等增强的复合涂层,涂层的显微硬度可达900～1100HV0.2。图8参12

20102292　前驱体碳化等离子熔覆高铬铁基涂层的耐空蚀性/刘均波…//焊接学报.22009,30(9):68～72

利用前驱体碳化复合技术制备的粉末在中碳钢表面制得等离子熔覆高铬铁基涂层,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、超声振荡磁致伸缩仪等,研究了涂层的组织形态和耐空蚀性能,并对腐蚀破坏过程进行分析。结果表明,涂层具有较高地显微硬度,经44h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。硬质相晶界对γ相塑性变形的阻碍以及应力诱发γ相向马氏体组织转变是高铬铁基涂层具有良好耐空蚀性能的主要原因。图7表1参7

20102293　氩弧重熔对Q235钢热浸镀铝层组织和性能的影响/赵　霞…//焊接学报.22009,30(9):93～96

采用氩弧重熔技术对Q235钢热浸镀铝层进行改性处理,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对

重熔前后组织进行了观察,并测定了重熔前后截面显微硬度,研究了重熔工艺参数对热浸镀铝层组织和性能的影响。结果表明,热浸镀铝层经氩弧重熔处理后,分层现象消失,组织上梯度过渡,试件由重熔层和淬硬层及基体构成。氩弧重熔处理能明显提高热浸镀铝层的显微硬度。氩弧重熔工艺参数对重熔层深度、硬度和裂纹率影响较大,焊接电流增加或焊接速度减小时,重熔层深度增加,硬度升高,裂纹率下降。图7表2参7

20102294　激光原位制备颗粒增强铁基复合涂层中碳化物相的形貌分析/吴朝锋…//金属学报.22009, 45(9):1091～1098

通过Zr+Ti,Ti+WC以及Zr+Ti+WC的复合添加,运用激光熔覆技术在中碳钢表面原位合成了颗粒增强铁基复合材料涂层,研究了复合碳化物颗粒相的形貌特征。结果表明,当Zr+Ti复合添加时,颗粒相具有包覆结构;当Ti+WC复合添加时,颗粒相易长大成花瓣状,具有层状结构;当Zr+Ti+WC复合添加时,若WC含量较低,颗粒相具有不规则多边形特征,随着WC含量的增加,颗粒相逐渐长大成花瓣状甚至粗大的树枝晶状。通过热力学计算,对复合碳化物的形成过程进行了讨论。图6参19

20102295　不锈钢双极板电弧离子镀C r12x N x薄膜改性研究/吴　博…//金属学报.22009,45(9):1125～1129

用电弧离子镀方法在质子交换膜燃料电池(PEMFC)不锈钢双极板表面沉积一系列Cr12x N x(x =0.28～0.50)改性薄膜,对薄膜的成分、相组成以及改性双极板的导电、耐蚀等性能进行了分析测试。结果表明,双极板的导电与耐蚀性能因沉积Cr12x N x薄膜而显著提高,并且与薄膜的成分和相组成密切相关:当x值从0.28增加到0.50,薄膜由Cr+Cr2N转变为Cr2N,再转变为Cr2N+CrN,最终变为CrN;当薄膜由单相组成时,双极板既导电又耐蚀、综合性能最好,与原始不锈钢相比,导电性能提高2个数量级以上,而耐蚀性能提高近3个数量级。图7参14

20102296　Ti60合金表面电弧离子镀Ti2Al2Cr(Si, Y)防护涂层的热腐蚀行为/闫　伟…//金属学报.2 2009,45(10):1171～1178

采用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti248%Al212%Cr(0.2%Si,0.1%Y,原子分数)防护涂层。利用XRD,SEM和EDS研究了Ti60合金及Ti2Al2Cr(Si,Y)涂层在Na2SO4和75%Na2SO4+ 25%K2SO4(质量分数)中,800℃及850℃下的热腐蚀行为。结果表明,Ti60合金基体在800℃和850℃的硫酸盐中发生了严重的腐蚀,腐蚀产物发生了明显剥落。涂层样品在800℃和850℃的硫酸盐腐蚀介质中,表面形成了保护性的氧化膜,可以有效地保护Ti60合金免受腐蚀破坏。Ti60合金及涂层样品在75%Na2SO4+25%K2SO4混合硫酸盐中的腐蚀比在纯K2SO4中剧烈。Si和Y元素的加入使得Ti2Al2 Cr2Si和Ti2Al2Cr2Si2Y涂层在硫酸盐中抗热腐蚀性能优于Ti2Al2Cr涂层。图9参20

20102297　溶胶2凝胶法45钢表面制备Al2O3陶瓷涂层及性能/罗来马…//材料热处理学报.22009,30 (4):138～141

采用溶胶2凝胶法在45钢表面制备了Al2O3陶瓷涂层,研究了通过化学镀Ni2P层为中间过渡层对45钢表面Al2O3陶瓷涂层性能的影响。通过压入法和划痕法研究了膜基结合强度,观察了复合涂层压痕和划痕形貌,通过扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层表面形貌进行了分析。结果表明,中间层与基体材料、Al2O3层与中间层结合良好,涂层均匀致密,表面显微硬度最大值为1030HV,压入法结果表明,膜与45钢基体结合较好。图6表1参9

20102298　高速电喷镀纳米Z rO2/Ni复合层组织及高温氧化性能/王　伟…//材料热处理学报.22009, 30(5):192～195

通过高速电喷镀工艺在Ni基高温合金K17表面沉积了纳米ZrO2/Ni复合镀层,测定了K17合金和纳米ZrO2/Ni复合镀层在1000℃的氧化动力学曲线,采用SEM,XRD和显微硬度计分析了纳米ZrO2/Ni复合镀层的组织结构、表面形貌和表面显微硬度。试验结果表明,镀层中纳米ZrO2的存在有利于细化复合镀层晶粒,提高复合镀层显微硬度;1000℃氧化5h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,ZrO2和Cr2O3组成,1000℃氧化100h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,NiCr2O4,ZrO2和Cr2O3组成;纳米ZrO2/Ni复合镀层中ZrO2和Cr2O3的存在明显改善了K17合金的抗高温氧化性。图5表1参7

20102299　时效对激光熔覆Fe901/3%Cu涂层组织及性能的影响/周　芳…//材料热处理学报.22009, 30(6):154～157

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜以及滑动磨损试验,研究了500℃时效35h处理对激光熔覆Fe901/3%Cu涂层组织结构及性能的影响。结果表明,未经过时效处理的熔覆层主要是由α2 Fe(马氏体),M7C3和M23C6构成,并且α2Fe存在(110)晶面的择优取向,在马氏体上分布着高密度的位错,而且位错沿着熔覆基材向熔覆层方向延伸分布。熔覆层经过500℃时效35h以后,熔覆层中富铬碳化物相的相对含量有所增加,并且沿M7C3相由马氏体中析出弥散分布的ε2Cu颗粒,在ε2Cu颗粒附近分布有若干位错,对位错起钉扎作用。熔覆层在时效以后的剖面显微硬度和表面耐磨性能显著提高。图7表1参17

20102300　氩弧熔敷原位自生TiC p/Ni60A复合材料组织和耐磨性/孟君晟…//材料热处理学报.2 2009,30(6):174～177

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层。采用XRD,SEM 等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能。结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中,涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性。图7参11

20102301　点焊电极表面电火花沉积TiB2涂层的特征/罗　成…//材料热处理学报.22009,30(6):178～182

在CuCrZr电极表面通过电火花振动沉积制备了TiB2功能涂层,测试了功能涂层的显微形貌、物相、硬度以及界面元素分布。试验表明,TiB2涂层电极具有典型的电火花涂层结构,存在明显的元素互扩散,表明功能层与基体之间为冶金结合。但TiB2涂层结构不致密,存在裂纹和孔洞,硬度较低。随着电火花电容和电压的增加,涂层的硬度降低。元素扩散和涂层氧化的加剧,是导致涂层硬度降低的主要原因。由于基体Cu的气化、脆性剥落和熔敷棒的切削作用,沉积TiB2后基体质量反而降低。高电压下电火花沉积以及预涂敷Ni,都会导致基体质量降低更多。图7参14

20102302　工艺参数对2A12铝合金微弧氧化陶瓷层生长的影响/孙志华…//航空材料学报.22009,29 (6):59～65

研究了正/负向电流密度、频率和正/负向占空比对铝合金微弧氧化陶瓷层生长的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),分析了不同氧化时间陶瓷层表面和截面形貌、成分和相组成,讨论了陶瓷层的生长过程。研究表明,正/负向电流密度相同时,随电流密度的增加膜层厚度增大;而当正向电流密度相同时,负向电流密度增加有利于膜层的生长;成膜速率随脉冲频率和负向占空比增加,均呈现先增大后减小的趋势;陶瓷层总厚度随氧化时间接近于线性增长,致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,随氧化时间延长,样品表面膜厚度趋于均匀,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α2Al2O3和γ2Al2O3相组成,随氧化时间的延长,γ2Al2O3相在陶瓷层中的相对含量逐渐减少。而α2Al2O3相的含量逐渐提高。图12参14

20102303　纳米SiO2复合处理对7A52铝合金微弧氧化陶瓷层孔隙率及性能的影响/索相波…//航空材料学报.22009,29(6):66～69

通过向电解液中添加纳米二氧化硅颗粒(n2 SiO2),经微弧氧化,在7A52铝合金表面制备n2SiO2复合陶瓷层,研究n2SiO2复合处理对陶瓷层孔隙率及性能的影响。结果表明,经n2SiO2复合处理后,陶瓷层孔隙尺寸减小,孔隙率降低,致密性提高,因而陶瓷层显微硬度和抗盐雾腐蚀性能显著提高。n2SiO2在放电通道处沉积是陶瓷层致密性提高的主要原因。图6表1参12

20102304　EB2PV D热障涂层对IC10合金力学性能的影响/吴小梅…//航空材料学报.22009,29(6):77～80

采用电弧离子镀技术在IC10合金基体上制备NiCrAl YSi粘结层,利用电子束物理气相沉积(EB2 PVD)技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层。研究了YSZ热障涂层对IC10合金拉伸、持久、疲劳性能的影响。结果表明:IC10合金沉积YSZ热障涂层后, 980℃/200MPa高温持久寿命与IC10合金相当; 900℃高温抗拉强度R m、屈服强度R P0.2断后伸长率

A和断面收缩率Z与基体相比,基本保持不变;室温抗拉强度R m、屈服强度R P0.2与基体相比稍有下降; 800℃/447MPa疲劳寿命与基体合金相当。因此, IC10合金沉积TBCs涂层后,对IC10合金力学性能无明显影响,不影响合金的实际使用。图4表4参8

20102305　低合金耐磨铸铁的改性研究/齐麦顺//热加工工艺.22009,38(17):27～28

针对耐磨铸铁韧性较差的问题,研究了预变形和正火处理对低合金耐磨铸铁组织与冲击韧度的影响。结果表明,预变形能促使共晶碳化物在正火处理过程中由连续网状向独立的条块状转变,提高其冲击韧度,当经20%预变形和980℃×2h空冷正火处理后,铸铁冲击韧度可提高78.48%。图1表1参6

20102306　工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响/王宏宇…//材料工程.22009(9):80～83,88

针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法———压片预置法。采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层。使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响。结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高。熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时,能量有效利用率偏低。此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出“胞化”特征。因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数。图6表1参9

20102307　真空电子束熔覆(Cr,Fe)7C3/γ2Fe合金层的显微组织和耐磨性/陆斌锋…//机械工程材料.2 2009,33(9):10～12,16

采用真空电子束扫描以Cr3C2与铁的混合粉为原料在低合金钢表面熔覆制备了(Cr,Fe)7C3/γ2Fe合金层,对合金层进行了金相、X射线衍射和扫描电镜分析以及显微硬度测试和室温干滑动磨损试验。结果表明:合金层的组织均匀细小,由枝状晶奥氏体相和共晶碳化物相组成;合金层的显微硬度达到950～1050HV,约为基材显微硬度(360HV)的2.6～3.2倍;相对于基材,合金层的耐磨性能提高了5.2倍;合金层只有轻微的摩擦划痕,为磨粒磨损;而基材有片状剥落,属典型的粘着磨损。图5表2参7

20102308　硬质合金表面多弧离子镀(Ti,Al,Z r,Cr) N多元氮化物膜/赵时璐…//金属热处理.22009,34 (9):15～20

采用Ti2Al2Zr合金靶和Cr靶,用多弧离子镀技术在WC28%Co硬质合金基体上沉积(Ti,Al,Zr,Cr) N多元氮化物膜。分析了薄膜的成分、形貌、粗糙度和结构,研究了薄膜的显微硬度、膜/基结合力和抗高温氧化性能。结果表明,获得的多元氮化物膜仍是B12NaCl型TiN面心立方结构;适当控制偏压条件可以改善薄膜的表面形貌;在不同的偏压条件下,(Al+ Zr+Cr)/(Ti+Al+Zr+Cr)的成分比为0.41～0.43,当其比值趋于0.4时,薄膜的显微硬度和膜/基结合力达到最大值3600HV0.01和200N;同时薄膜的抗高温氧化性能提高,最高温度可达700℃左右。图7表3参17

20102309　强流脉冲电子束表面改性AZ31镁合金的耐磨耐蚀性能/况　军…//金属热处理.22009,34 (9):25～28

选用强流脉冲电子束对AZ31镁合金进行表面改性处理,分析了改性后的AZ31镁合金表面显微结构,测量处理前后AZ31镁合金的耐磨性能和耐蚀性能。结果表明,脉冲电子束处理后AZ31合金表面出现了典型的熔坑形貌,同时熔坑周围有应力波作用产生的褶痕。由电子束快速凝固作用所产生的表层晶粒细化和固溶强化显著提高了AZ31合金的耐磨性。此外,电子束表面改性导致表层镁、铝元素含量及分布形式发生变化。样品表层铝元素的升高是改善其腐蚀性能的主要原因。图8表1参16

20102310　钛合金表面原位合成TiN渗镀层摩擦性能研究/应　峰…//金属热处理.22009,34(9):29～32

采用双层辉光离子渗金属技术在钛合金TC11表面原位合成TiN渗镀层以提高其耐磨性。利用OM,SEM,EDS,XRD对TiN渗镀层的形貌、组织成分、相结构进行分析;通过显微硬度、划痕试验对TiN

层力学性能进行研究;通过常温磨损试验研究了TC11合金表面TiN渗镀层摩擦磨损行为及机理。结果表明,在常温磨损试验条件下TiN层摩擦系数下降一半,表现出较好的减磨耐磨性能;渗镀层显微硬度达到1400HV0.2;渗镀层与基体结合力为45 N,结合强度高。图6参14

20102311　纯铝强流脉冲电子束表面改性中火山坑形貌分析/王　瑾…//金属热处理.22009,34(9):32～36

利用Nadezhda22型强流脉冲电子束装置在纯铝试样表面进行不同脉冲次数的电子束轰击处理,采用X射线衍射仪和扫描电镜观察分析了受轰击铝样品。结果表明,在轰击处理中纯铝表面产生了大量的火山坑状形貌,可将其分成两种类型,即空位迁移型火山坑形貌和喷射型火山坑形貌。分析了火山坑密度随轰击次数变化的规律,得到了位错密度与轰击次数之间的关系,并对其形貌的形成原因进行了探讨。图7表2参12

20102312　激光熔覆NiC rBSiC合金耐蚀性能研究/邱星武…//铸造技术.22009,30(9):1138～1140采用CO2激光器及L ASERCELL21005六轴六联动三维激光加工机床,利用粉末预置法在40Cr钢上进行激光熔覆处理。利用EG&G M273电化学测试系统测试了激光熔覆前后样品的耐腐蚀性能。结果表明,激光熔覆处理后,样品的耐腐蚀性能明显增强;熔覆样品的耐腐蚀性能随扫描速度的变化趋势是先增加后降低。扫描速度为0.5m/min时,耐蚀性最佳;大面积激光熔覆的耐蚀性不及单道激光熔覆,多道搭接试样的耐蚀性不及多层叠加试样。图3表5参7

胶接及非金属材料的焊接

20102313　阵列波导器件封装用UV胶粘接力学性能分析/孙小燕…//粘接.22009,29(5):44～46以阵列光纤与波导芯片的粘接力学性能为研究对象,首先理论分析UV固化胶的不同布胶方式下封装器件承受的最大拉伸力、剪切力和弯曲力,然后运用有限元软件对接头受力所产生的应力分布进行仿真分析。通过对模型的计算和仿真结果的对比分析,在经济性、可靠性和可操作性等原则下,提出了在耦合端面涂胶的优化布胶方式。图4参5

20102314　双相钢胶焊与电阻点焊接头性能对比分析/孙海涛…//焊接学报.22009,30(10):17～20从接头的拉剪力、熔核的微观组织、动态电阻曲线和焊接性范围4个方面,对比分析双相钢透胶胶焊和电阻点焊的接头性能。结果表明,胶焊熔核开始形成时间提前于点焊,使得在小电流情况下胶焊的焊点拉剪力要普遍高于点焊;胶焊在中等电流情况下便会产生严重飞溅,使得在大电流情况下点焊焊点拉剪力要更高些。因此,在制定胶焊的焊接工艺参数时应选择比电阻点焊偏低的焊接电流,而适度增加焊接过程的电极力有利于抑制飞溅产生。图6表1参6

20102315　铝胶焊双搭接接头上应力分布的数值分析/游　敏…//焊接学报.22009,30(11):13～16用弹塑性有限元法研究了胶粘剂弹性模量和焊点相对位置对铝胶焊双搭接接头胶层中应力分布的影响。结果表明,胶粘剂弹性模量对铝胶焊双搭接接头胶层中部和界面附近的应力分布的影响较为显著,采用低弹性模量胶粘剂使得焊点的承载作用突出;采用高弹性模量胶粘剂时,胶层所承担载荷增加。焊点中心位置对铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力分布有一定影响,随焊点中心向搭接区左侧移动,铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力峰值逐渐增大,等效应力由焊点中心与搭接区中心重合时的55.2MPa增大到焊点中心距搭接区中心7mm时的77.4MPa,增幅达40.2%。因此采用低弹性模量胶粘剂和使焊点中心与搭接区中心重合可以有效提高接头的承载能力。图6表1参7

20102316　硅烷偶联剂提升胶粘剂和粘接性能卓有成效/李子东…//粘接.22009,29(5):30～35

介绍了有机硅烷偶联剂的结构特点;概述了近年来硅烷偶联剂在胶粘剂和粘接技术方面的应用效果;指出了悉心采用硅烷偶联剂则是胶粘剂和粘接性能改善的有效途径。参32

模具表面喷丸强化

模具表面喷丸强化 随着现代工业技术的发展，对于模具使用性能提出了更高的要求。努力缩短模具的生产周期提高模具的质量，延长模具寿命，直接或间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。材料和热处理是影响模具质量、性能和使用寿命最重要的内在因素。60%模具的早期失效，是由材料和热处理的因素造成的。为了提高模的强度及模具的耐磨性，充分挖掘模具材料的性能潜力，延长模具服役寿命，采取了许多有效的措施，从省能源、省资源、充分发挥材料的性能潜力，获得特殊性能和最大技术经济效益出发，发展和应用表面强化工艺技术是提高模具使用性能和寿命的极重要的发展方向，喷丸强化就是其中的一项经济、简便而有效的模具表面处理工艺方法，值得大力推广。 喷丸强化是借助于硬丸粒，高速、连续锤击金属表面，使其产生强烈的冷作硬化。通过喷丸可以明显改变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相成分，从而提高模具的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀性能。喷丸还可改变模具的表面粗糙度，并有效地去除电火花加工而产生的表面变质层。 喷丸强化方法简单易行，节约能源，适用于落料模、冷作模、冷镦模和热锻模等以疲劳失效形式为主的模具，如锻模服役时，要经受弯曲和热膨胀，常发生因局部屈服而导致显微裂纹，喷丸处理产生压应力能推迟显微裂纹的形成，从而延迟模具龟裂发生，模具经喷丸强化后使用寿命情况如表1所示。

喷丸强化原理 喷丸过程就是大量弹丸喷射到零件表面上的过程，而弹丸喷射到零件表面上有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件在高温和高湿工作下的疲劳强度。 零件表面形成的强化层之所以会改善其疲劳性能，其原因是在此层内有着完全不同于基体（即零件心部）的应力状态及组织结构，一般地说零件疲劳强度的提高与表面强化层内以下三个因素有关： （1）表面层的宏观残余应力； （2）表面层的微观应力； （3）表面层的微细嵌镶组织。适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失却尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故，所以机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。喷丸可改变了应力分布状态，使零件表面形成一条很宽的压应力分布带，从而可极大地提高疲劳强度和零件的实际承载能力。 喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化模具表面的手段，模具喷丸的强化机理是弹丸流的撞击形成模具材料塑性变形而导致冷作硬化；第二个因素是弹丸流的撞击改变了表面残余应力状态和分布，使模具材料表层和次表层造成很大的残余压应力，而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。喷丸处理后模具的表面硬度增加，距表面愈近，效果愈明显，喷丸造成的模具表面硬度增加是由于表层组织形变强化及残余压应力值增大的综合结果。此外，喷丸还能促使模具表层的组织发生转变，即残余奥氏体诱发转变为马氏体，并且能够细化马氏体的亚结构，进一步提高了模具表面硬度和耐磨性，从而延长模具的使用寿命。

表面形变强化技术研究现状

表面形变强化技术的研究现状 摘要：表面强化是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一。常用的金属表面形变强化方法主要有滚压、内挤压和喷丸等工艺，其强化效果显著，成本低廉。笔者主要概括了表面强化技术的分类、目的和作用，分析了形变强化方法的特点以及目前表面强化主要研究方法的现状和发展趋势。 关键词：表面形变；滚压；内挤压；喷丸 材料表面处理技术简称材料表面技术，是材料科学的一个重要分支，是在不改变基体材料的成分和性能（或虽有改变而不影响其使用）的条件下，通过某些物理手段 （包括机械手段）或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术和工艺。材料表面技术在工业中的应用，大幅度提高了产品 （尤其是金属零件）的性能、质量和寿命，并产生了巨大的经济效益，因而深受各国政府和科技界的重视。 １表面形变强化原理 通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达０．５～１．５ｍｍ），从而使表面层硬度、 强度提高。 ２表面形变强化工艺分类 主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。 ２．１喷丸强化工艺 喷丸是广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、 抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。 ２．１．１喷丸强化工艺的工作原理 喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。２．１．２喷丸强化的发展状况 １９０８年，美国制造出激冷钢丸，金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展，而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。１９２９年，在美国由Ｚｉｍｍｅｒｌｉ等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化，取得了良好的效果［１］。２０世纪４０年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了６０年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。７０年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。 进入８０年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了９０年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生［２］。 最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单、效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺原理和特点逐一介绍。 ２．１．２．１机械喷丸

模具表面强化处理技术

机电设备维修课程 技术论文论文题目：工件表面强化技术 系别机电工程系 专业年级 学生姓名学号 日期 2015年 6月

目录 摘要.................................................................................................... 一、低温化学热处理 1.离子渗氮 2.氮碳共渗 3.碳氮硼三元共渗 二、气相沉积 1.物理气相沉积 2.化学气相沉积 3.物理化学气相沉积 三、激光热处理 1.激光淬火 2.激光熔凝硬化 3.激光合金化 四、稀土元素表面强化 1.稀土碳共渗 2.稀土碳氮共渗 3.稀土硼共渗 4.稀土硼铝共渗

摘要：模具热处理不当是造成模具失效的重要原因之一，本文研究了目前模具表面强化处理的一些新工艺，分析了低温化学热处理、气相沉积、激光热处理以及稀土元素表面强化等新工艺的模具表面强化特点，为使用表面强化技术提高模具使用寿命提供参考。 关键词：模具；表面强化处理；工艺；寿命 模具是各工业部门的重要工艺装备，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，本文着重四个方面叙述如下， 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

对于表面形变强化技术的现状分析

对于表面形变强化技术的现 状分析 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

对于表面形变强化技术的现状分析 来源：中国论文下载中心作者：未知 摘要：表面强化是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一。常用的金属表面形变强化方法主要有滚压、内挤压和喷丸等工艺，其强化效果显著，成本低廉。笔者主要概括了表面强化技术的分类、目的和作用，分析了形变强化方法的特点以及目前表面强化主要研究方法的现状和发展趋势。 关键词：表面形变；强化技术；滚压；内挤压；喷丸 引言 材料表面处理技术简称材料表面技术，是材料科学的一个重要分支，是在不改变基体材料的成分和性能（或虽有改变而不影响其使用）的条件下，通过某些物理手段（包括机械手段）或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术和工艺。材料表面技术在工业中的应用，大幅度提高了产品（尤其是金属零件）的性能、质量和寿命，并产生了巨大的经济效益，因而深受各国政府和科技界的重视。 1 表面形变强化原理 通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。 2 表面形变强化工艺分类 表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。 2.1喷丸强化工艺 喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。 2.1.1喷丸强化的发展状况 1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli 等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果[1]。20 世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。 进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推 2

关于齿轮表面强化技术分析详细版

文件编号：GD/FS-1384 （解决方案范本系列） 关于齿轮表面强化技术分 析详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

关于齿轮表面强化技术分析详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 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，保证齿轮具有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，不仅要求其具有一定的硬度、耐磨性，还要求其具有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，从而使其具有足够的韧性。在齿轮表面强化处理中，渗

表面形变强化技术的研究现状

表面形变强化技术的研究现状 许正功,陈宗帖,黄龙发（1. 广西大学机械工程学院，广西南宁350004；2 贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550003） 摘要：表面强化是近年来国内外广泛研究应用的工艺之一。常用的金属表面形变强化方法主要有滚压、内挤压和喷丸等工艺，其强化效果显著，成本低廉。笔者主要概括了表面强化技术的分类、目的和作用，分析了形变强化方法的特点以及目前表面强化主要研究方法的现状和发展趋势。 关键词：表面形变；滚压；内挤压;喷丸 分类号：TG178[著作标引] 文献表识码：A 引言 材料表面处理技术简称材料表面技术，是材料科学的一个重要分支，是在不改变基体材料的成分和性能（或虽有改变而不影响其使用）的条件下，通过某些物理手段（包括机械手段）或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术和工艺。材料表面技术在工业中的应用，大幅度提高了产品（尤其是金属零件）的性能、质量和寿命，并产生了巨大的经济效益，因而深受各国政府和科技界的重视。 1 表面形变强化原理 通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。 2 表面形变强化工艺分类 表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。 2.1喷丸强化工艺

喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。 2.1.1喷丸强化工艺的工作原理 喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。 2.1.2喷丸强化的发展状况 1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果[1]。20世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。 进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了20世纪90年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生[2]。 最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单，效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将介绍包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺的原理和特点逐一介绍。 2.1.2.1机械喷丸 大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位，足够长的时间后，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹

模具材料及表面强化技术期末复习题(经典)

模具材料及热处理复习思考题 1、名词解释题： 1）基体钢：通过降低高速钢中碳含量与合金元素优化，减少钢中过剩碳化物，从而改善高速钢塑性和韧性而研制出的一种超高强度钢 2）预硬型塑料模具钢：指供货时已预先进行了热处理，并达到模具使用状态硬度，在此硬度条件下将模具成型加工，不再进行热处理而直接使用，从而保证了模具制造精度。 3）时效硬化型塑料模具钢：指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度 4）热稳定性：模具材料在高温的条件下工作时，保持其硬度，组织稳定性及抗软化能力。 5）淬透性：是指模具钢材淬火是获得马氏体的能力。 6）热疲劳:热做模具的工作条件是反复受热，受冷，在反复热应力的作用下，模具表面会形成网状裂纹，这种现象称为热疲劳。 7）降碳高速钢：为了提高韧性而研制出的一种降碳降矾的低碳高速钢类型的冷作模具钢 2.a失效的定义？ 产品丧失规定的功能（包括规定功能的完全丧失，规定功能的降低）称为失效。 b.何谓失效分析？ 是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，在反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节。 c.失效分析的目的是什么？ 寻找材料及其构件失效的原因，从而避免和防止类似事故的发生，并提出预防或延迟的措施 3、模具材料的力学性能主要有几项要求？淬火温度高低对模具材料热处理质量有什么影响 基本要求: 1.具有高硬度和强度，以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、不变形、抗粘合; 2.具有高耐磨性，以保证模具在长期工作中，其形状和尺寸公差在一定范围内变化，不因过分磨损而失效; 3.具有足够的韧性，以防止模具在冲击负荷下产生脆性断裂; 4.热处理变形小，以保证模具在热处理时不因过大变形而报废; 5.有较高的热硬性，以保证模具在高速冲压或重负荷冲压工序中不因温度升高而软化

材料表面强化技术及应用(毕业设计)

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。

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。 表面工程是经表面欲处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的，有着坚实的科学基础，具有明显的交叉、边缘学科的性质和极强的实用性。 1.2 表面技术的概念及意义 表面工程指利用各种物理的、化学的或机械的工艺规程使零件表面获得特殊的材料成分、组织结构和性能，以提高产品质量的工程。它概括了“表面处理”、“表面加工”、“表面涂层”、“表面改性”等内容。表面强化技术是表面工程的核心内容，是决定硬化层的成分、组织结构和性能的关键技术[4]。表面强化技术主要通过各种工艺来增强材料的表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性和物理性能等综合机械性能。应用各种表面强化技术可以充分发挥材料的潜力、节约能源川；制备特殊的表面强化层；提高经济效益。20世纪60～70年代由于电子束、离子束和激光束进入工业领域，进入表面处理领域，各国开始进行开发性研究，使表面处理技术有突破性进展。到90年代形成了新的系统的表面工程技术，出现了表面工程学，极大地推动了各行各业科学技术的进步，各行业的进步又加速了表面工程技术本身的发展。 分段

模具表面强化处理技术

机电设备维修课程 技术论文 论文题目：工件表面强化技术 系别机电工程系 专业年级 学生姓名学号 日期2015年6月

目录 摘要.................................................................................................... 低温化学热处理 1.离子渗氮 2.氮碳共渗 3.碳氮硼三元共渗 二、气相沉积 1.物理气相沉积 2.化学气相沉积 3.物理化学气相沉积 三、激光热处理 1.激光淬火 2.激光熔凝硬化 3.激光合金化 四、稀土元素表面强化 1.稀土碳共渗 2.稀土碳氮共渗 3.稀土硼共渗 4.稀土硼铝共渗

摘要：模具热处理不当是造成模具失效的重要原因之一，本文研究了目前模具表面强化处理的一些新工艺，分析了低温化学热处理、气相沉积、激光热处理以及稀土元素表面强化等新工艺的模具表面强化特点，为使用表面强化技术提高模具使用寿命提供参考。 关键词：模具；表面强化处理；工艺；寿命 模具是各工业部门的重要工艺装备，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，本文着重四个方面叙述如下， 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。

模具表面强化技术的介绍

模具表面强化技术的介绍 一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍 1 、技术简介 扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中，经扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物层。该碳化物层具有极高的硬度，HV 可达1600~3000 （由碳化物种类决定），此外，该碳化物履层与基体冶金结合，不影响工件表面光洁度，具有极高的耐磨、抗咬合（粘结）、耐蚀等性能，可大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命。 2、与相关技术的比较通过在工件表面形成超硬化合物膜层的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘结）、耐蚀等性能，从而大幅度提高其使用寿命的有效而经济的方法。目前，工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积 （PVD）,化学气相沉积（CVD）,物理化学气相沉积（PCVD）,扩散法金属碳化物履层技术，其中，PVD 法具有沉积温度低，工件变形小的优点，但由于膜层与基体的结合力较差，工艺绕镀性不好，往往难以发挥超硬化合物膜层的性能优势。CVD 法具有膜基结合力好，工艺绕镀性好等突出优点，但对于大量的钢铁材料而言，其后续基体硬化处理比较麻烦，稍有不慎，膜层就易破坏。因此其应用主要集中在硬质合金等材料上。PCVD法沉积温度低，膜基结合力及工艺绕镀性均较PVD法有较 大改进，但与扩散法相比，膜基结合力仍有较大差距，此外由于PCVD 法仍为等离子体成膜，虽然绕镀性较PVD 法有所改善，但无法消除。 由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层，与基体形成冶金结合，具有PVD、PCVD无法比拟的膜基结合力，因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能优势，此外，该技术不存在绕镀性问题，后续基体硬化处理方便，并可多次重复处理，使该技术的适用性更为广泛。 3、技术优势扩散法金属碳化物覆层技术在日本、欧洲各国、澳大利亚、韩国等国应用广泛。据调查，许多进口设备上的配套模具大量地使用了该技术，这些模具在进行国产化时，由于缺乏相应的成熟技术，往往使模具寿命低，有些甚至无法国产化。 该技术国内七十年代就有人研究过，但由于各方面条件的限制，工艺及设备往往难以经过批量和长期生产的考验，使该技术中的一些实际存在的问

激光表面强化及再制造加工技术在工业领域讲解

激光表面强化及再制造加工技术在工业领域 激光表面强化及再制造加工技术是一种集光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术，因其特有的无污染、低能耗、易于自动控制等优势而迅速发展成为一种先进的表面加工技术。该技术历经二十余年的进步，伴随着高功率激光器、装备智能化控制和材料技术的不断升级和改进，已越来越多应用到工业零部件的强化和再制造中。 一、激光表面强化及再制造加工技术分类及简介 激光表面强化及再制造加工技术可以在不改变金属零件表面金属成分的条件下提高零件表面的机械性能，也可以对金属零件磨损或者拉伤的部位进行类同质熔覆修复、恢复形貌尺寸和性能，还可以对一些金属零件关键部位添加合金或者陶瓷材料进行表面改性，大大提高该部位防腐耐蚀、耐磨、高温抗疲劳等性能。激光表面强化及再制造加工技术特点：无污染、可控性好、热影响区小、组织缺陷少、处理效果好、便于实现自动化。国内外广泛使用的激光表面强化及再制造加工技术主要分三种：激光淬火、激光再制造（熔覆）、激光合金化。以下对这三类技术及特点简单介绍： 1.激光淬火技术 采用高能量激光作为热源，使金属表面快热快冷，瞬间完成淬火过程，得到高硬度、超细的马氏体组织，提高表面的硬度及耐磨性，并且在表面形成压应力，提高疲劳强度。图2-4为几种典型材料激光淬火层的组织和横断面硬度分布。

图1半导体激光淬火设备及淬火示意图

图2GCr15激光淬火硬度及组织照片（激光功率2.2kW，速度15mm/s）

图342CrMo激光淬火硬度及组织照片（激光功率2.2kW，速度10mm/s）

图47CrSiMnMoV激光淬火硬度及组织照片（激光功率2.2kW，速度10mm/s） 激光淬火特点：变形小、形成残余压应力、硬度高、淬火层深度硬度可控、环保（无需水、油等淬火液）、易于实现自动化控制，该工艺不需添加功能合金材料。 2.激光合金化技术 采用高能量激光作为热源，照射通过喷涂在工件表面预制好的超细金属或金属陶瓷合金化材料，使之在高能密度激光束作用下快速渗透熔凝，从而改变工件表面成分，获得组织细密、高耐磨合金层，大幅提高工件高温腐蚀条件下的耐磨性能。图5-7为几种典型材料激光合金化的组织和硬度分布。

模具表面强化处理新技术

图2模具热处理工艺曲线 二、气相沉积 气相沉积技术是一种获得薄膜(膜厚0.1～5μm)的技术。即在真空中产生待沉积的材料蒸汽，该蒸汽冷凝于基体上形成所需的膜。该项技术包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、物理化学气相沉积(PCVD)。它是在钢、镍、钴基等合金及硬质合金表面建立碳化物等覆盖层的现代方法，覆盖层有碳化物、氮化物、硼化物和复合型化合物等。 1.物理气相沉积 物理气相沉积技术，由于处理温度低，热畸变小，无公害，容易获得超硬层，涂层均匀等特点，应用于精密模具表面强化处理，显示出良好的应用效果。采用PVD处理获得的TiN 层可保证将塑料模的使用寿命提高3～9倍，金属压力加工工具寿命提高3～59倍。螺钉头部凸模采用TiN层寿命不长，易发生脱落现象。 2.化学气相沉积 化学气相沉积技术，沉积物由引入高温沉积区的气体离解所产生。CVD处理的模具形状不受任何限制。CVD可以在含碳量大于0.8%的工具钢、渗碳钢、高速钢、轴承钢、铸铁以及硬质合金等表面上进行。气相沉积TiC、TiN能应用于挤压模、落料模和弯曲模，也适用于粉末成型模和塑料模等。在金属模具上涂覆TiC、TiN覆层的工艺，其覆层硬度高达 3000HV，且耐磨性好、抗摩擦性能提高、冲模的使用寿命可提高1～4倍。 3.物理化学气相沉积 由于CVD处理温度较高，气氛中含氯化氢多，如处理不当，易污染大气。为克服上述缺点，用氩气作载体，发展中温CVD法，处理温度750～850℃即可。此法在耐磨性、耐蚀性方面不亚于高温CVD法。PCVD兼具CVD与PVD技术的特点，但要求精确监控，保证工艺参数稳定。 三、激光热处理 近几年来，激光热处理技术在汽车工业、工模具工业中得到了广泛的应用。它改善金属材料的耐蚀性，特别是在工模具工业中，经激光热处理的工模具的组织性能比常规热处理有很大的改善。 1.激光淬火 由于激光处理时的冷速极快，因而可使奥氏体晶粒内部形成的亚结构在冷却时来不及回复及再结晶，从而可获得超细的隐针马氏体结构，可显著提高强韧性，延长模具使用寿命。现用于激光淬火的模具材料有CrWMn、Cr12MoV、9CrSi、T10A、W6Mo5Cr4V2、 W18Cr4V、GCr15等。这些钢种经激光淬火后，其组织性能均得到很大的改善。例如， GCr15冲孔模，把其硬度由HRC58～62降至HRC45～50，并用激光进行强化处理，白亮层硬度为HV849，基体硬度为HV490，硬化层深度为0.37mm，模具使用寿命提高2倍以上。又如，CrWMn钢加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物，显著增加脆性，降低冲击韧性，耐磨性也不能满足要求。采用激光淬火可获细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒，消除了网状。在淬火回火态下激光淬火可获得最大硬化层深度及最高硬度HV1017.2。 2.激光熔凝硬化 用高能激光照射工件表面，被照射区将以极高的速率熔化，一旦光源消除，熔区依靠金属基体自身冷却，冷却速度极快。5CrNiMo渗硼层在激光熔凝处理后，与原始渗硼层相比，强化层深度增加，强化层硬度趋于平缓，渗硼层的脆性得到改善。

激光冲击强化技术发展现状与展望教学内容

激光冲击强化技术发展现状与展望

激光冲击强化技术发展现状与展望 摘要：首先简介了激光冲击强化的基本原理和技术优势；然后简述了该技术在国内外的发展和应用情况，扼要介绍了我国激光冲击强化技术研究现状和近期取得的主要进展；最后对激光冲击强化技术的发展进行了展望。我国激光冲击强化设备和技术已基本成熟，可以进入工业应用。 关键词：激光冲击强化；冲击波；表面处理；疲劳 长期以来，我国多型航空发动机在使用过程中出现了由于发动机叶片打伤、疲劳断裂和腐蚀等造成的重大故障和事故，直接影响了发动机使用安全性和寿命，成为我军航空装备的重大问题。飞机结构连接件、壁板及小孔边等裂纹也成为限制寿命的重要因素。 飞机和航空发动机结构大量采用金属材料，金属材料的主要失效形式疲劳和腐蚀均始于材料表面，所以金属材料表面的结构和性能直接影响着材料的综合性能。为此，人们采用喷丸、滚压、内挤压等多种表面强化工艺来改善金属表面性能。利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化技术（简称LSP ），由于其表面强化效果好，自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一。美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中，将激光冲击强化技术列为工艺技术措施首位。2005年，研制激光冲击强化系统的MIC 公司获美国国防制造最高成就奖。美国将该技术列为第四代战斗机发动机关键技术之一，足见该项技术的重大价值。 1 激光冲击强化技术简介 当短脉冲(几十纳秒内)的高峰值功率密度(9210/W cm )的激光辐射金属表面时，金属表面吸收层（涂覆层）吸收激光能量发生爆炸性汽化蒸发，产生高压(GPa)等离子体，该等离子体受到约束层的约束爆炸时产生高压冲击波，作用于金属表面并向内部传播。在材料表层形成密集、稳定的位错结构的同时，使材料表层产生应变硬化，残

关于齿轮表面强化技术分析(通用版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 关于齿轮表面强化技术分析(通 用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

关于齿轮表面强化技术分析(通用版) 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，保证齿轮具有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，不仅要求其具有一定的硬度、耐磨性，还要求其具有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，从而使其具有足够的韧性。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，渗碳技术具有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

工件表面强化技术

机电设备维修课程技术论文 论文题目：工件表面强化技术系别 专业年级 学生姓名学号 日期 2014年 4月

目录 一、引言 (1) 二、表面强化技术 (1) 三、表面形变强化 (1) （一）喷丸强化 (2) （二）滚压强化 (2) 四、表面热处理强化 (2) 五、表面渗碳强化 (3) （一）常见渗碳方法 (3) （二）渗碳的化学反应 (4) （三）渗碳过程 (4) （四）渗碳过程相关的重要参量 (4) 六、化学热处理强化 (5) 七、表面合金化 (5) 八、表面薄膜强化 (5) （一）电镀、(二)电镀、（三）化学镀 (5) （四）热喷涂 (6) （五）等离子喷涂、（六）电弧喷涂 (6) （七）火焰喷涂 (6) 九、总结 (7) 参考文献 (8)

工件表面强化技术 摘要：本文主要介绍了，各种表面强化技术和具体方法，不同程度的介绍了其定义及强化过程。 关键词：表面形变强化，表面热处理强化，表面薄膜强化，表面渗碳强化

一、引言 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。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。二、表面强化技术 表面强化技术其实质是一种改善机械零件和构件表面性能，提高疲劳强度和耐磨性能的工艺方法。表面强化有时还能提高耐腐蚀性能。承受载载荷的零件表面常处于最大应力状态，并在不同的介质环境中工作。因此，零件的失效和破坏也大多发生在表面或从表面开始，如在零件表层引入一定的残余压应力，增加表面硬度，改善表层组织结构等，就能显著地提高零件的疲劳强度和耐磨性。表面强化可分为表面薄膜强化、表面形变强化、表面热处理强化、化学热处理强化和表面合金化。其中表面薄膜强化与表面形变强化在工业生产过程中应用最为广泛。 三、表面形变强化 主要是利用机械方法使金属表面层发生塑性变形，而形成高硬度，高强的硬化层，常用的方法喷丸，滚压和冷挤压。表面形变强化方法简单，但对耐磨性能影响较小。（一）喷丸强化： （1）定义：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（钢丸、铸铁丸、玻璃丸、硬质合金丸）以高速且连续喷射，捶打到零件表面，从而在表面产生一个残余压应力层。因为当每颗弹丸撞击金属零件上，宛如一个微型棒捶敲打表面，捶出小压痕或凹陷。为形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。最终，零件在压应力层保护下，极大程度地改善了抗疲劳强度，延长了安全工作寿命。

激光表面强化与热处理技术及其应用讲解

激光表面强化与热处理技术及其应用 激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点，当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，其表面迅速奥氏体化，然后急速自冷淬火，金属表面迅速被强化。激光表面强化与热处理可以分为3类：一是激光照射时金属不熔化，只是组织发生变化，这类工艺主要为激光相变硬化(激光淬火)；二是激光照射时金属熔化，冷却后组织发生变化或加入其他元素改 激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点，当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，其表面迅速奥氏体化，然后急速自冷淬火，金属表面迅速被强化。 激光表面强化与热处理可以分为3类：一是激光照射时金属不熔化，只是组织发生变化，这类工艺主要为激光相变硬化(激光淬火)；二是激光照射时金属熔化，冷却后组织发生变化或加入其他元素改善表面性质，包括激光熔凝、激光合金化、激光非晶化和微晶化等；三是激光照射时金属表面发生汽化，从而发生组织变化，这类工艺主要为激光冲击硬化。上述各种激光热处理工艺共同的理论基础是激光与物质的相互作用规律及其金属学行为。 激光热处理是传统热处理技术的发展和补充，它可以解决其它表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后，铸层表层强度可达HRC60以上，中碳、高碳钢以及合金钢的表层硬度可达HRC70以上，从而提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能，延长其使用寿命。 激光热处理在汽车行业应用极为广泛，在许多车关键件上(如缸体．缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、阀座或活塞环等)几乎都可以采HJ激光热处理。同样，农用机车也应该广泛使用。在农业生产中，机器的工作条件是多种多样的，有些机器(犁、中耕机、播种机和收割机)直接在磨料介质中工作，使许多零件磨损很快。另一方面，为了获得足够的强度，机器的材料用量较大，不仅浪费材料，而且显得笨重。对于此类零件，激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%，激光合金化可以根据要求选择加入新材料，形成以基材为基础的新合金层，以获得满意的性能。此外，由于处理后性能的提高，可以选用低性能的基材，从而减少了基材的质量。

模具材料及表面强化

塑料模具的发展 朱鹏有 华东交通大学机电工程学院，材料成型及控制工程（模具）2班 学号：20120310040216 摘要：模具工业是国民经济的基础工业,受到政府和企业界的高度重视，本文简述了塑料模具的现状及对其展望。 关键词：塑料，模具材料，制造技术，发展方向 A bstract：This paper briefly describes the present situation of plastic mold, and the outlook. Keywords：plastic，Mold material，Manufacturing technology，The development direction 绪论 模具是制造业的重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、 致高生产率和低耗能、低耗材,使模具工业在制造业中的地位越来越重要。现在,模具技术 已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。没有高水平的模具就没有高水平的产 品已成为共识。我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。虽然 近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相 比仍有较大的差距。 一、塑料的概述和发展 塑料是20世纪发展起来的新兴材料，由于应用广泛，已替代部分金属、木材、皮革等自然材料，成为现代工业和生活中不可或缺的一种化学合成材料。 塑料是以合成树脂为主要成分柄含有一定成分添加剂而生成的一种有机高分子材料。根据需要，树脂可以加入称为助剂的其他成分，作为塑料配件，以改善或调节性能。常用的添加剂有填料、增强剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、抗氧剂、光稳定剂、固化剂、阻燃剂等并非所有的塑料配件中都必须加入助剂，而是根据塑料的预定用途和树脂的基本性能有选择的加入某些助剂。不同塑料品种之间，不仅由于树脂主链化学组成和结构、侧取代基化学组成和排列的不同有颇大差别，以同一种树脂为基础的塑料，所含助剂品种、数量不同，性能也有很大不同，这就使得塑料品种，品级出现了多样性，性能和应用也具有广泛性。 随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。 二、模具材料的发展概述 我国模具钢生产技术发展迅速，形成了我国自己的模具钢系列，总产量已居世界前列，建成不少先进的生产工艺装备，但是模具钢的生产技术、产品质量方面还存在着许多不足，