1表面预处理工艺(关键因素)指标:(1)表面清洁度(2)表面粗糙度2机械性清理:滚光和刷光、机械磨光和抛光、喷砂或喷丸3.脱脂:化学脱脂、有机溶剂脱脂溶剂、水剂脱脂、电化学脱脂1.表面淬火层的组织:淬硬层、过渡区及心部组织2.表面淬火原理:采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者Ac1(对过共析钢)之上,然后使其快速冷却并发生马氏体相变,形成表面强化层的工艺过程。
分类:依据热源不同,分为感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火。
3.表面淬火技术与常规淬火技术的区别:1)提高加热速度将使钢的相变点温度A c3与Ac cm大幅度提高,但使A c1温度升高有限;快速加热可使A晶粒及其中亚结构细化;2)快速加热条件下渗碳体难以充分溶解,形成的奥氏体成分也相当不均匀(不均匀A包括未溶碳化物、高碳偏聚区和贫碳区,淬火后形成高碳和低碳马氏体区域,造成显微硬度的微观不均匀。
因此需要预先热处理(调质、正火、球化退火处理))5.影响淬硬层性能的影响因素:(1)材料成分(通过影响材料的淬硬性和淬透性来影响激光淬硬层深度与硬度;随钢中含碳量增加,淬火后马氏体的含量也增加,激光淬硬层的显微硬度也越高)(2)激光工艺参数(3)表面预处理状态(两个方法:a表面组织准备:通过调质处理等手段使钢铁材料表面具有较细的表面组织,以保证激光淬火时组织与性能的均匀、稳定; b表面“黑化”处理:提高钢铁表面对激光束的吸收率。
黑化方法:磷化法,氧化法,喷刷涂料法,镀膜法等。
7.受控喷丸技术原理:又称喷丸强化技术,利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面,使材料在再结晶温度下产生弹塑性变形,并呈现较大的残余压应力,从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
1.热扩渗技术的突出特点:渗层与基体金属之间是冶金结合,结合强度很高,渗层不易脱落或剥落。
2.热扩渗层形成的基本条件(1)渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物;(2)欲渗元素与基材必须直接接触;(3)3被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度;(4)该反应必须满足热力学条件(靠化学反应提供活性原子)置换反应 A+BCl2(气)→AlCl2 (气) +[B] 还原反应 BCl2(气) +H2→2HCl(气)+[B]分解反应 BCl2(气) →Cl2 (气) +[B]3.渗层形成机理(1)产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面;(活性原子提供方式(热激活能法和化学反应法))(2)渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上,随后被基体金属所吸收,形成最初的表面固溶体或金属间化合物,建立热扩渗所必须的浓度梯度;(3)渗剂元素原子向基体金属内部扩散,基体金属原子也同时向渗层中扩散,使扩渗层增厚。
扩散机理(间隙式扩散机理、置换式扩散机理和空位式扩散机理)4.热扩渗速度的影响因素热扩渗初始阶段,溶入元素原子的扩渗速度受产生并供给渗剂活性原子的化学反应速度控制;渗层达到一定厚度后,扩渗速度则主要取决于扩散过程的速度。
影响化学反应速度的主要因素有反应物浓度、反应稳定和活化剂(催化剂)等。
5.热扩渗工艺分类(1)对于钢铁材料:高温扩散,高于910℃;中温扩散,720~910℃;和低温热扩散,低于720℃(2)按渗入元素:非金属元素热扩渗,金属元素热扩渗,金属-非金属元素多元热扩渗,通过扩算减少或消除某些杂志的扩散退火,即均匀化退火(3)根据渗剂在工作温度下渗剂的物质状态可分为:气体热扩渗,液体热扩渗,固体热扩渗,等离子体热扩渗和复合热扩渗6.气体渗碳(1)定义:在增碳的活性气氛中,将低碳钢货低碳合金钢加热到高温(一般为900~950℃),使活性碳原子进入钢的表面,以获得高碳渗层的工艺方法(2)特点:1固体渗碳老爹条件差,生产效率低;液体渗碳稳定性差,工件质量波动大;等离子渗碳设备造价高,且不完善。
2应用范围广泛,生产量大,研究最深入透彻,生产量占整个热扩渗工艺的60%~70%,可计算后精确控制。
(3)影响因素:1、温度与时间当工件材质、渗碳温度和碳势确定后,渗碳时间渗碳层深度确定,浅层2~3h,常规5~8,深层16~30h; 2、渗碳气氛评价气氛的渗碳能力,碳势:给定温度下,刚健表面碳含量(奥氏体状态)与炉中气氛达到动平衡时,钢件表面的实际碳含量;3、钢的化学成分碳化物形成元素能提高渗层表面的碳含量,增大碳的含量梯度,非碳化物形成元素则降低渗层表面的碳含量。
Cr,Mo,Ni,Ti等促进韧性,国内常用20CrMoTi和国外20CrNiMo。
(4)气体渗碳主要方式A滴注式气体渗碳:把含碳有机液体滴入或注入气体渗碳炉内,含碳有机液体受热分解产生渗碳气氛,对工件进行渗碳;设备简单,多用煤油做 B吸热式气氛渗碳:在连续式作业炉和密封式箱式炉中进行气体渗碳时,常用吸热式气体加含碳富化作为渗碳气氛;C氨基气氛渗碳:一种以纯氮作为载气,添加碳氢化合物进行气体渗碳的工艺方法;按渗层深度:浅层(<0.7mm)、常规(0.7~1.5mm)和渗层渗碳(>1.5mm)连续炉产量大、效率高、质量稳定炉内一般分为四区。
a加热区:冷零件计入炉内要吸收大量的热量,功率要比较大,以使零件淬透;880~900℃ b渗碳区:在此区内基本达到渗碳层深要求,920~940℃,气氛根据工件要求而定,碳势控制在1.1%左右 c扩散区:调整和控制零件表面碳含量,使其沿渗层深度均匀下降,即碳含量梯度平缓,900℃,碳势控制在0.9%。
d预冷淬火区:降低淬火温度,使工件淬火后的变形量和残余奥氏体含量减少,830~850℃,碳势控制在0.8%。
7.液体热扩渗:盐浴法、热浸法、熔烧法8.低温盐浴共渗法发展阶段高氰盐浴氮碳共渗→中氰盐浴氮碳共渗→低氰盐浴氮碳共渗冷却方式:空冷,油冷,水冷,专用盐浴中冷9.热浸锌的工艺与性能湿法热浸锌、干法热浸锌、氧化还原热浸锌、铅锌法热浸锌、单面热浸锌。
10.热浸锌的工艺参数:锌液温度、浸锌时间及抽出速度(从锌液中抽出速度低,纯锌层薄;2 抽出速度高,纯锌层厚)11.热浸铝影响因素:工件基体的化学成分、铝液的成分、浸铝的温度和时间等(钢中碳、硅含量增加,热浸铝厚度减少;钢中铬、锰等元素也使浸铝层的厚度减少;锌提高铝液与钢基的反应速度与渗层的附着力;硅提高铝液的流动性、降低合金层的厚度和硬度;铁会增大铝液粘度、影响渗(镀)层厚度和耐蚀性)12.固体热扩渗中影响渗层深度和质量的因素:固体渗剂的成分(主要)、温度和时间固体渗剂分类:供渗剂、催渗剂(活化剂)、填充剂13.固体渗硼渗剂活性越强,渗层越厚,其中的FeB 比例越大;反之,渗层薄,FeB少,甚至渗层中无FeB*FeB和Fe2B硬度高,脆性大,其中FeB的脆性比Fe2B的更大14.渗硼件的性能渗硼件硬度极高,耐磨、耐蚀、抗氧化性能好,且摩擦系数小。
1.热喷涂原理采用各种热源涂层材料加热熔化或半熔化,然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到表面形成涂层的工艺过程2.热喷涂技术特点(1)可在各种基体上制备各种材质的材料(2)基体温度低(3)操作灵活(4)涂层厚度范围宽3.涂层材料要求:(1)热喷涂材料最好有较宽的液相区,因为涂层材料需要熔化后才能喷涂到基体上去,而较宽的液相区可以使熔滴在较长时间内保持液相。
(2)对喷涂材料的形状与尺寸也有要求,一般喷涂用材料都必须是线材或粉末材料,线材的规格一般为Φ1~3mm,粉末为Φ1~100μm之间。
4.涂层形成过程涂层材料经加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层5.涂层结构涂层由大小不一的扁平颗粒、未熔化的球形颗粒、夹杂和空隙组成。
6.涂层结合强度涂层与基材的结合机理主要为机械结合或称“抛锚作用”,即最先形成的薄片状颗粒与基体表面凹凸不平处产生机械要和,随后飞来的颗粒敷在先到的颗粒表,依照次序堆叠镶嵌,形成以机械结合为主的喷涂层。
喷涂过程中颗粒在撞击到基体时释放出大量能量,使基体表面局部达到瞬时高温,导致涂层材料与基体之间发送局部扩散和焊合,形成冶金结合。
结合强度比较差:机械结合,母材的5%~30%,最高只能达到70MPa。
7.涂层的后处理包括:封孔处理和致密化处理。
8.封孔处理目的(1)防止或阻止涂层界面处的腐蚀;(2)延长铝和锌防护涂层的寿命;(3)在某些机械部件中防止液体和压力的密封泄露;(4)防止污染或研磨屑碎片进入涂层(5)保持陶瓷涂层的绝缘强度。
9.热喷涂工艺方法火焰喷涂工艺、电弧喷涂工艺、等离子喷涂工艺、爆炸喷涂和超音速速火焰喷涂工艺方法10.热喷涂技术的应用:喷涂耐腐蚀涂层;喷涂耐磨涂层;喷涂耐高温涂层;喷涂功能涂层;喷涂成型。
11.热喷涂涂层质量评定(1)涂层厚度的测定;(简单几何形状的:游标卡尺或千分尺测量;复杂几何形状的:磁性法和涡流法)(2)孔隙率测定;阿基米德方法和金相法(3)结合强度测定;拉伸法。
(4)涂层显微结构观察:金相分析、SEM、TEM。
1.电镀目的改善基体材料的外观,赋予材料表面的各种物理化学性能,如耐蚀性、装饰性、耐磨性、钎焊性以及导电、磁、光学性能等2.镀层分类:防护性镀层、防护装饰性镀层、功能性镀层3.任一电镀层须满足三个基本条件:(1)与基体金属结合牢固、附着力好;(2)镀层完整、结晶细致、空隙少;(3)镀层厚度分布均匀。
4.金属电沉积过程:(1)液相传质步骤;(2)电化学还原步骤;(3)电结晶步骤金属原子在阴极表面形成新相,包括晶核的形成和生长。
5.电镀溶液的基本组成(1)主盐析出金属的易溶于水的盐类;(2)能与析出的金属形成络盐的成分;(3)提高镀液导电性的盐类(4)能保持溶液的pH 值在要求范围内的缓冲剂;(5)有利于阳极溶解的助溶阴离子(6)影响金属离子在阴极上析出的成分-添加剂。
7.电镀的工艺过程:镀前处理→电镀→镀后处理8.影响镀层质量的因素镀液的影响/电镀规范的影响/析氢的影响/基体金属的影响9.合金电镀的条件:1)两种金属中至少有一种金属能单独从其盐的水溶液中沉积出来:在大多数情况下,形成合金的两种金属都能单独从其盐的水溶液中沉积出来,但有些不能单独沉积的金属如钨、钼等,它们可以在铁族金属的诱导下与之共沉积;2)要使两种金属共沉积,他们的析出电位要十分接近或相等。
11.电镀层的质量评价镀层外观;镀层厚度;镀层的耐蚀性;镀层的结合力。
1.将有机涂料涂覆于物体表面并干燥成膜的过程称为涂装,有机涂料简称为涂料或油漆,2.涂料组成:成膜物质、颜料、溶剂、助剂。
3.涂料分类(1)按涂料形态分:固态、液态涂料。
(2)按成膜机理分:转换型、非转换型涂料(3)按涂料施工方法分:刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂料(阳极电泳、阴极电泳)(4)按涂膜干燥方式或使用层次分类:常温干燥涂料(自干漆)、加热干燥涂料(烘漆)、湿固化涂料、蒸汽固化涂料、辐射能固化涂料(光固化涂料和电子束固化涂料);按涂料使用层次可分为:底漆(包括封闭漆)、腻子、二道底漆、面漆(包括调和漆、磁漆、罩光漆等)(5)按涂膜外观分类:清漆、透明漆、色漆。