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工業(yè)人|什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?

2022-11-29 943

耐磨、耐壓痕是金屬非常重要的屬性,在決定選擇哪種金屬時,硬度是一個重要的考慮因素。


為保證金屬制品的硬度合適,往往會采用表面硬化藝,改變表面硬度。


什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?(圖1)

那什么是表面硬化?


表面硬化是指通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菇饘倭慵韺佑不静咳员S袕婍g性的處理方法。


通過表面硬化,可以顯著改善零件的耐磨性以及耐疲勞性。,小齊就給大家介紹幾種常見的表面硬化工藝。


 01.淬火


淬火是將金屬加熱到非常高的溫度,然后快速冷卻,通常是將材料浸入油或水中,或暴露在冷空氣流中。


快速冷卻“鎖定”了材料加熱時發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致零件具有極高的硬度。


什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?(圖2)


淬火工藝成本低,工藝簡單靈活,已在現(xiàn)代機械制造工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。機械中的重要零件,尤其在汽車、飛機、火箭中應(yīng)用的鋼件幾乎都經(jīng)過淬火處理。


對于碳含量足夠的鋼或鐵淬火效果明顯。若含碳量較低,可進行氮化、滲碳等其他步驟。



什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?(圖3)

 02.氮化 


氮化處理是指在一定溫度和介質(zhì)中使氮原子滲入金屬表層的化學(xué)熱處理工藝。氮化通常在氮化爐中進行,使其表面形成一層硬度很高又耐腐蝕的氮化物。


什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?(圖4)


一般有氣體滲氮、液體滲氮和離子滲氮。


氮化工藝最大的特點是熱處理變形小,硬化層淺,適用于在周期載荷下工作的零件,比如軸等。相比于淬火減少了變形幾率。



 03.滲碳 


將含碳量較低的鋼制零件在滲碳介質(zhì)中加熱,使碳原子滲入表面,再經(jīng)淬火之后,表層含碳量增加,硬度也隨之變高。


根據(jù)應(yīng)用要求,外部碳源可以是氣體、液體或固體


什么是金屬表面硬化?常見工藝又有哪些?(圖5)

滲碳主要用于承受磨損、彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的零件,如軸、齒輪、凸輪軸等。這些零件要求表面要有很高的硬度,同時芯部兼顧足夠的強度與韌性。


與氮化相似,加熱溫度通常較低,減小變形的概率。


金屬在表面硬化處理后,產(chǎn)生耐表面,大大提高了零件的耐磨性以及耐疲勞性。同時保留軟芯,使其具有良好的韌性和強度,對沖擊載荷有良好的抵抗作用。



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