通過對鋼件表面的加熱、冷卻而改變表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。表面淬火是表面熱處理的主要內(nèi)容,其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內(nèi)應(yīng)力分布,以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。
表面熱處理
surface heat treatment
對工件表面進行強化的金屬熱處理工藝。它廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強度和較大的沖擊載荷,又要求整體具有良好的塑性和韌性的零件,如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。表面熱處理分為表面淬火和化學(xué)熱處理兩大類。
通過不同的熱源對工件進行快速加熱,當(dāng)零件表層溫度達(dá)到臨界點以上(此時工件心部溫度處于臨界點以下)時迅速予以冷卻,這樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織。為了達(dá)到只加熱工件表層的目的,要求所用熱源具有較高的能量密度。根據(jù)加熱方法不同,表面淬火可分為感應(yīng)加熱(高頻、中頻、工頻)表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火等。工業(yè)上應(yīng)用最多的為感應(yīng)加熱和火焰加熱表面淬火。
表面熱處理 專用HD諧波減速機CSD-20-100-2UH將工件置于含有活性元素的介質(zhì)中加熱和保溫,使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋層,以改變表層的組織和化學(xué)成分,從而使零件的表面具有特殊的機械或物理化學(xué)性能。通常在進行化學(xué)滲的前后均需采用其他合適的熱處理,以便限度地發(fā)揮滲層的潛力,并達(dá)到工件心部與表層在組織結(jié)構(gòu)、性能等的配合。根據(jù)滲入元素的不同 ,化學(xué)熱處理可分為滲碳 、滲氮、滲硼、滲硅、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲鋅、碳氮共滲、鋁鉻共滲等。
通過電極將小于 5伏的電壓加到工件上,在電極與工件接觸處流過很大的電流,并產(chǎn)生大量的電阻熱,使工件表面加熱到淬火溫度,然后把電極移去,熱量即傳入工件內(nèi)部而表面迅速冷卻,即達(dá)到淬火目的。當(dāng)處理長工件時,電極不斷向前移動,留在后面的部分不斷淬硬。這一方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單,操作方便,易于自動化,工件畸變極小,不需要回火,能顯著提高工件的耐磨性和抗擦傷能力,但淬硬層較薄(0.15~0.35毫米)。顯微組織和硬度均勻性較差。這種方法多用于鑄鐵做的機床導(dǎo)軌的表面淬火,應(yīng)用范圍不廣。
表面熱處理 專用HD諧波減速機CSD-20-100-2UH將工件置于酸、堿或鹽類水溶液的電解液中,工件接陰極,電解槽接陽極。接通直流電后電解液被電解,在陽極上放出氧,在工件上放出氫。氫圍繞工件形成氣膜,成為一電阻體而產(chǎn)生熱量,將工件表面迅速加熱到淬火溫度,然后斷電,氣膜立即消失,電解液即成為淬冷介質(zhì),使工件表面迅速冷卻而淬硬。常用的電解液為含 5~18%碳酸鈉的水溶液。電解加熱方法簡單,處理時間短,加熱時間僅需5~10秒,生產(chǎn)率高,淬冷畸變小,適于小零件的大批量生產(chǎn),已用于發(fā)動機排氣閥桿端部的表面淬火。
表面熱處理 專用HD諧波減速機CSD-20-100-2UH激光在熱處理中的應(yīng)用研究始于70年代初,隨后即由試驗室研究階段進入生產(chǎn)應(yīng)用階段。當(dāng)經(jīng)過聚焦的高能量密度 (10瓦/厘米)的激光照射金屬表面時,金屬表面在百分之幾秒甚至千分之幾秒內(nèi)升高到淬火溫度。由于照射點升溫特別快,熱量來不及傳到周圍的金屬,因此在停止激光照射時,照射點周圍的金屬便起淬冷介質(zhì)的作用而大量吸熱,使照射點迅速冷卻,得到極細(xì)的組織,具有很高的力學(xué)性能。如加熱溫度高至使金屬表面熔化,則冷卻后可以獲得一層光滑的表面,這種操作稱為上光。激光加熱也可用于局部合金化處理,即對工件易磨損或需要耐熱的部位先鍍一層耐磨或耐熱金屬,或者涂覆一層含耐磨或耐熱金屬的涂料,然后用激光照射使其迅速熔化,形成耐磨或耐熱合金層。在需要耐熱的部位先鍍上一層鉻,然后用激光使之迅速熔化,形成硬的抗回火的含鉻耐熱表層,可以大大提高工件的使用壽命和耐熱性。