表面硬化处理技术和高强度表面处理钢的发展动向

作者:情报分会              发布时间:2011-01-05


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1 ↑↑↑前言↑↑↑↑↑ ↑

到目前为止已经开发出各种各样的表面硬化处理技术并用于实际产品制造,但在工业领域广泛应用的是渗碳处理、高频淬火处理和氮化↑↑·↑↑↑软氮化处理等技术。↑↑↑↑ ↑

各种表面处理技术都是使钢的表面硬化,提高钢的疲劳强度和耐磨性,但这些技术适用的钢种和处理条件各不相同,并且各有所长,各有所短。↑↑↑↑ ↑

本文对这些表面处理技术的特点和应用实例进行介绍,同时以渗碳处理技术为重点论述表面处理钢和表面处理技术的发展历史并展望今后的发展方向。↑↑↑↑ ↑

2 ↑↑↑各种表面处理技术的特点和应用实例↑↑↑↑↑ ↑

表↑↑1↑↑↑是代表性的表面处理方法的分类。↑↑↑↑ ↑

表↑↑↑1 ↑                ↑↑↑↑↑表面处理技术的分类↑↑↑↑↑↑ ↑

渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑

常压↑↑↑↑↑ ↑ ↑

固体渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

液体渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

气体渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

减压↑↑↑↑↑ ↑ ↑

真空渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

等离子渗碳↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

氮化↑↑·↑↑↑软氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑

常压↑↑↑↑↑ ↑ ↑

气体氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

气体软氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

液体软氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

减压↑↑↑↑↑ ↑ ↑

离子氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

碳氮共渗↑↑↑↑↑ ↑ ↑

常压↑↑↑↑↑ ↑ ↑

液体碳氮共渗↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

气体碳氮共渗↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

表面淬火↑↑↑↑↑ ↑ ↑

高频淬火↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

火焰淬火↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

激光淬火↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

其它↑↑↑↑↑ ↑ ↑

渗硫、渗硫氮化↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

渗硼↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

PVD↑↑↑、↑↑CVD↑↑↑、镀层↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑

熔敷、喷镀↑↑↑↑↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

表面处理技术涉及许多应用领域,在汽车零部件方面,对零部件的要求性能和生产效率进行综合考虑选择最适宜的零部件表面处理方法。在工业应用方面,渗碳处理、高频淬火处理和氮化↑↑·↑↑↑软氮化处理是代表性的表面处理技术,这些方法在硬化机制和硬化特点方面各有优缺点,所以,应根据零部件的用途有区别地进行使用。↑↑↑↑ ↑

高频淬火与其它表面处理方法相比最大优点是,处理时间短,并且可以与机械加工工序在一条生产线上进行。但是,由于高频淬火是利用加热线圈对零部件进行加热的,所以适用的零部件有一定限制。这种表面处理方法多用于轴类零部件的处理,如驱动轴。此外,与其它表面处理方法相比,高频淬火可以使零部件内部硬化,所以适用于承受弯曲应力和扭转应力的零部件。由于高频淬火还可以获得压缩应力,所以有利于提高零部件的疲劳强度。↑↑↑↑ ↑

高频淬火处理的钢材一般是碳含量为↑↑0.3%↑↑↑~↑↑0.5%↑↑↑的中碳钢,为了使零部件表层硬度和硬化深度稳定并实现廉价生产,在钢中可添加↑↑B↑↑↑、↑↑Mn↑↑↑等元素。由于高频淬火处理是短时间加热,硬化特性容易受原始组织的影响,所以必须注意高频淬火处理前的原始组织形态。高频淬火处理后的表层最大硬度随处理工件碳含量的增加而增加,当碳含量达到实际应用的碳含量上限↑↑0.6%↑↑↑时,表层最大硬度也达到上限,约为↑↑700Hv↑↑↑,低于其它表面处理技术。↑↑↑↑ ↑

与其它表面处理方法相比,氮化↑↑·↑↑↑软氮化的特点是处理后的残余应变小、表面硬度高。氮化↑↑·↑↑↑软氮化处理在↑↑A↑1↑↑↑↑相变点以下进行,利用氮化物析出和氮的固溶进行表面强化。这种处理方法不像高频淬火处理和渗碳处理那样利用马氏体转变进行强化,因此不产生应变,抑制了零部件的变形。这是氮化↑↑·↑↑↑软氮化处理的一个特点。钢中添加↑↑Al↑↑↑、↑↑Cr↑↑↑、↑↑V↑↑↑等合金元素,氮化↑↑·↑↑↑软氮化处理后的硬度可达↑↑1000Hv↑↑↑以上,这种方法适用于要求耐磨性的零部件。软氮化处理是在碳、氮共存的条件下进行的处理,由于碳、氮共存促进了氮的扩散,缩短了氮化时间。所以软氮化处理与氮化处理是有区别的。软氮化处理广泛用于零部件的处理。纳入日本↑↑JIS↑↑↑标准的氮化钢只有一个钢号↑↑SACW645↑↑↑,但已经开发出↑↑ Cr-Mo↑↑↑系、↑↑Cr-Mo-V↑↑↑系、↑↑Cr-Al↑↑↑系等新钢种并实际用于曲轴、齿轮、轴杆等汽车零部件。↑↑↑↑ ↑

氮化↑↑·↑↑↑软氮化的处理温度范围是↑↑400↑↑↑℃↑↑~↑↑600↑↑↑℃↑↑↑,硬化层较浅,零部件内部硬度低于其它处理方法。所以到目前为止还没有用于强调强度特性的零部件,近年来,利用其应变小的特点,应用到齿轮处理,并对通过时效硬化实现高强度化进行了尝试,可以预计氮化↑↑·↑↑↑软氮化的应用会不断扩大。↑↑↑↑ ↑

渗碳处理是广泛用于齿轮、轴承等零部件的热处理方法,不仅在渗碳钢的材料开发方面,而且在渗碳处理技术和处理设备方面一直在积极开展研究工作。以下对渗碳处理技术进行较为详细的介绍。↑↑ ↑

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欲了解全文,请按如下方式联系:↑↑ ↑↑↑↑↑↑ ↑

      1、中国金属学会学术部↑↑ ↑

           联系人: 倪伟明            ↑↑ ↑

           电话:010-65133925    Email:↑nwm@csm.o↑rg.cn↑↑↑↑ ↑

      2、冶金工业信息标准研究院↑↑ ↑

            联系人: 苏亚红↑↑ ↑

           电话:010-65221976    Email:↑suyahong@cmisi.cn↑↑↑↑