第10章材料表面處理技術1.表面改性（1）擴散滲入（化學熱處理）非金屬元素表面滲入，金屬元素滲入，復合元素滲入。（2）離子注入非金屬元素表面注入，金屬元素注入，復合元素注入。（3）轉化膜技術電化學轉化膜，化學轉化膜，金屬著色技術2.表面處理（1）表面變形處理噴丸，碾壓，擠孔。（2）表面淬火熱處理感應加熱表面淬火，光加熱表面淬火，電子束加熱表面淬火。（3）表面納米化加工

3.表面涂覆表面涂覆是在基質表面上形成一種膜層，以改善表面性能的技術。，如電鍍（或化學鍍）、噴漆（或上涂料）、熱噴涂和氣相沉積技術等等。

4.復合表面工程技術5.納米表面工程技術納米涂覆層分析技術,納米顆粒表面改性技術,納米硬膜技術,納米熱噴涂技術,納米復合鍍技術等表面淬火表面淬火一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼,如45、40Cr、40MnB鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面硬化，提高耐磨性。火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火是用乙炔－氧或煤氣－氧等火焰加熱工件表面，進行淬火。優點：設備簡單，成本低等。缺點：生產率低，零件表面存在不同程度的過熱，質量控制也比較困難。因此主要適用于單件、小批量生產及大型零件（如大型齒輪、軸、軋輥等）的表面淬火。

感應加熱

感應加熱多數用于工業金屬零件表面淬火，是使工件表面產生一定的感應電流，迅速加熱零件表面，然后迅速淬火的一種金屬熱處理方法。

1.高頻淬火:100-1000kHz;2.中頻淬火:1-10kHz;3.工頻淬火:50Hz;

激光表面淬火

工件表面被激光束瞬間快速加熱發生奧氏體轉變，激光掃描后，加熱層由于基體冷卻發生自淬火馬氏體相變并利用余熱自回火的過程。

常用表面熱處理方法主要應用特性化學表面熱處理化學熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變其化學成分和組織，達到改進表面性能，滿足技術要求的熱處理過程。

滲金屬的方法主要有固體法（如粉末包裝法、膏劑涂滲法等）、液體法（如熔鹽浸漬法、熔鹽電解法、熱浸法等）和氣體法。

氣體滲碳爐氣體滲碳裝置示意圖滲碳：為了增加表層的碳含量和獲得一定碳濃度梯度,鋼件在滲碳介質中加熱和保溫，使碳原子滲入表面的工藝稱為滲碳。加熱到900℃～950℃，向爐內滴入煤油、苯、甲醇等有機液體，通過化學反應產生活性碳原子，使鋼件表面滲碳。液體滲碳

（1）由氯化鈉(NaCl)40～50％、氯化鉀(KCl)40～50％、碳酸鈉(NaC03)4～10％組成基鹽，各種原料鹽中的S04應小于0.5％。

（2）先將基鹽放入坩堝內熔化，升溫至900℃左右。再分批(每批少量)加入滲碳劑，加畢后升溫至920±10℃。先用Φ15-20mm的鋼棒試滲15分鐘并直接淬火，若硬度達到HRA79以上，說明鹽浴已處于正常滲碳狀態，否則繼續補充本滲劑。

（3）滲碳過程中要經常補充滲碳劑與碳酸鈉,其比例約為4:1。鹽浴變淺時按氯化納與氯化鉀各一半混合補加。鹽浴表面必須保持結蓋狀態。每天或2～3天撈渣一次。鹽浴中含碳量應保持4～10%,碳含量低時幾乎無滲碳作用

含鋁共滲及復合滲鋼鐵和鎳基、鈷基等合金滲鋁后，能提高抗高溫氧化能力，提高在硫化氫、含硫和氧化釩的高溫燃氣介質中的抗腐蝕能力。為了改善銅合金和鈦合金的表面性能，有時也采用滲鋁工藝。滲鋁的方法很多。冶金工業中主要采用粉末法、熱浸、靜電噴涂或電泳沉積后再進行熱擴散的方法。含鉻共滲及復合滲碳素鋼和合金鋼（包括耐熱鋼和高溫合金）在滲鉻后，可提高耐蝕、耐磨和抗高溫氧化性能。滲鉻主要有粉末法、氣體法和熔鹽法，其中以粉末法在工業上應用較多。粉末滲劑由鉻粉、鹵化銨和氧化鋁組成。滲鉻溫度1000～1100℃，保溫時間一般為4～8小時。

熔鹽法硼砂熔鹽滲鉻

滲鉻工藝：1000±50℃，常用950±10℃；保溫3-6小時。滲鉻劑的熔化溫度約為740℃左右。在連續生產過程中由于工件帶出和熔鹽本身的消耗使熔鹽變淺，需不斷補充新鹽。（1）僅要求表面耐磨、抗介質腐蝕而對基體無強度要求的零件為滲鉻→空冷→沸水清除粘附殘鹽。（2）對基體有一定強度要求的本質細晶粒鋼件：滲鉻→淬火(水或油)→在加有緩蝕劑的沸騰的5％硫酸水溶液(以下簡稱含酸沸水)中煮去未脫落的殘鹽→回火。（3）淬火溫度高于滲鉻溫度的高合金鋼：滲鉻后隨爐升溫→淬火→含酸沸水煮去殘鹽→回火。（4）對基體強度有嚴格要求的本質粗晶粒鋼件，滲鉻后要重新加熱淬火，加熱淬火最好在無氧化氣氛中進行。工序為：滲鉻→空冷→含酸沸水清洗→升溫→淬火(水或油)→回火。含磞共滲及復合滲提高耐磨和耐蝕性為目的。以硼鐵（Fe—B）為供硼劑，氟硼酸鉀(KBF4)和碳酸氫銨(NH4HCO3)為催滲劑，工業純氧化鋁(AI2O3)為填充劑，實踐證明，這種滲劑具有滲硼速度快，硼化層組織基本為單相的Fe2B或(FeM2)B，以40Cr、45#，GCr15等鋼種為例，硼化層深0.08-0.12mm，滲后工件壽命可提高6-10倍，硼化層硬度可達到HV1600-2100

。使用方法：（1）滲硼溫度：800℃-950℃(加熱溫度按工藝要求而定)

(2)保溫時間：3-5小時，一般為850℃保溫4小時(保溫時間不包括滲箱透熱時間)。操作過程：

工件用汽油或酒精去油后晾干，在滲箱底部撒5毫米厚的滲劑，垂直放置工件，以減少彎曲變形，然后填