一张图看懂金属表面处理工艺 / 开普饭

表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。对于金属铸件，我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面等。

一、表面热处理

表面淬火

表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。

表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

感应加热

利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。

感应加热分为：

1.高频感应加热，频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm；

2.中频感应加热，频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm；

3.工频感应加热，频率为50Hz，淬硬层深度10-15mm。

火焰加热

利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。

激光加热

利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。

激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔覆处理等。

激光表面强化主要用于局部强化的零件，如冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。

发蓝和磷化

发蓝

钢材或钢件在空气-水蒸气或化学药物中加热到适当温度使其表面形成一层蓝色或黑色氧化膜的工艺。也称发黑。

常用于精密仪器、光学仪器、工具、硬度块及机械行业中的标准件等。

磷化

工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。

磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。

二、化学表面热处理

化学表面热处理

化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织，进而改变其性能的热处理工艺。

化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。

常用的化学热处理：

渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。

发蓝、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。

渗碳和氮化

对比	渗碳	氮化
目的	提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。	提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，提高耐蚀性。
用材	含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。	为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。
常用方法	气体渗碳法、固体渗碳法、真空渗碳法	气体氮化法、离子氮化法
温度	900～950℃	500～570℃
表面厚度	一般为0.5～2mm	不超过0.6～0.7mm
优点	--	温度较低，硬度、耐磨性、抗疲劳性更高，耐蚀性更好，无需再热处理，可避免热处理带来的变形和其他缺陷
缺点	--	工艺复杂，成本高，氮化层薄
用途	广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。	用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。