材料表面耐磨处理技术ppt课件.ppt

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1、第五章:材料表面耐磨处理技术5.1材料的耐磨性5.2表面处理技术5.3表面化学热处理5.4气相沉积技术材料表面耐磨处理技术为了提高金属材料的耐磨性，在实际应用中经常采用各种表面处理技术。表面处理技术是利用各种物理的、化学的或机械的工艺方法提高表面的耐磨抗蚀性能，延长零部件的使用寿命。表面处理技术种类繁多，用途广泛，本章主要介绍提高表面耐磨性的处理技术。5.1材料的耐磨性材料的耐磨性是指在一定摩擦条件下某种材料抵抗磨损的能力。由于材料的磨损性能不是材料的固有特性，而是与磨损过程相关因素（如载荷、温度、速度等）、材料特性等因素有关的系统特性。因此评价材料的耐磨性不能脱离材料的工作条件

2、。下面介绍一些常见的耐磨材料。1、耐磨铸钢耐磨铸钢主要是低合金钢和高锰钢，在具有一定的耐磨性同时还具有高的强度与韧性，适合制作冲击负荷下工作的耐磨件。低合金耐磨铸钢的合金成份总量在5%以下，主要合金元素为：锰、硅、铬、钼、镍等，合金的主要作用是提高钢的淬透性和淬硬性。高锰钢的铸态组织为奥氏体加碳化物，热处理后，成为单相奥氏体组织，具有高的耐冲击性能和加工硬化能力。加工硬化后表面硬度可达HB500以上。高锰钢广泛应用于制造矿山、建材、冶金等的机械耐磨件。高锰钢中含碳量增加可以提高强度和耐磨性，但含碳量过高会导致冲击韧性明显下降；锰可以增加奥氏体的稳定性，但过高会形成锰的碳化物，热处

3、理困难，一般锰含量控制在10%左右。2、耐磨铸铁灰铁或球铁中的石墨是良好的润滑剂，可以减轻摩擦磨损；而白口铁中的碳化物硬度高，具有高的抗磨粒磨损能力。因此铸铁根据其组织不同而具有应对不同磨损条件的耐磨性，在工程中广泛应用。以下介绍几种耐磨铸铁。高磷合金铸铁通常加入铬、钼、锰、镍等合金元素，磷的含量在（0.4~0.6）%之间。磷共晶以网状分布，形成坚硬的骨架，具有好的耐磨性；而合金的作用主要是细化组织、提高硬度，改善机械性能。普通白口铁的金相组织为网状渗碳体和硬度较低的珠光体基体，有较高的抗磨料磨损性能，成本低，但韧性差、整体硬度不高。高铬铸铁是在铸铁中加入大量铬使得白口铁中的M3

4、C型碳化物变成M7C3型碳化物，这种合金很硬（HV1300~1800），具有很好的耐磨性。3、硬质合金硬质合金是由难熔金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛等以铁族金属钴或镍等作粘结剂，用粉末冶金的方法制成的合金材料。硬质合金具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀及耐高温等一系列优点，主要应用于金属加工工具及钻探工具等领域，如切削刀具、地质钻探工具等。4、陶瓷材料陶瓷材料主要有以含有二氧化硅的天然硅酸盐矿物作为原料制造出来的普通陶瓷和结构比较致密、纯度高、具有特殊机械物理性能的结构陶瓷。而作为耐磨材料的陶瓷材料主要是结构陶瓷，它是由金属或半金属原子与非金属原子以离子键或共价键形式相结合而成的化合物，

5、具有很强的结合力，高硬度和高的化学稳定性。陶瓷材料具有高的抗腐蚀能力、好的高温稳定及低的摩擦系数及好的耐磨性，主要应用于发动机材料、滚动轴承材料、阀门零件、切削刀具等。5.2表面处理技术表面处理技术的主要目的是利用各种物理、化学或机械工艺过程改变基材表面状态、化学成份、组织结构或形成表面覆层，优化材料表面，达到提高表面耐磨性。表面工艺方法主要有下列几类：a，电化学方法：利用电极反应，在基体上形成镀覆层，如电镀、化学转化等。b，化学方法：利用化学物质的相互作用，在基体表面形成镀覆层，如化学镀、化学转化等。c，热加工法：利用高温条件下材料熔融或热扩散，在基体表面形成镀、渗层，如热浸，

6、表面合金化等。d，高真空法：利用材料在高真空下气化或受激离子化而形成表面镀覆层，如真空蒸发镀、溅射镀、离子镀等。e，其他物理方法：如机械镀、涂装、激光表面加工等。下面具体介绍工程中表面常用的工艺方法和用途。表面化学预处理：溶剂清洗，碱洗，碱蚀，酸洗，酸蚀，乳化液清洗，化学抛光，电解清洗等。主要用于清洁表面，满足表面光亮、粗化或其它要求。表面机械精整：喷砂、喷丸、磨光、抛光、滚光等。主要是清除表面杂质，表面均一及粗化，表面强化。热加工相变硬化：火焰加热硬化、激光淬火、电子束硬化等。用于提高表面硬度与耐磨性，不改变基体表面的化学成份。热化学表面改性：渗碳、渗氮、渗硫、激光表面合金化等

7、。提高表面的耐磨、耐蚀、耐热及抗疲劳性能。化学法镀覆：化学镀，溶胶-凝胶法，磷化、钢铁氧化（发兰）等。主要用于改善表面耐磨性及装饰性。电镀：常规单金属镀，复合电镀，脉冲电镀，高速电镀，激光电镀，刷镀等。用于制备特殊功能的金属镀层，提高耐磨性及装饰性。电铸：电铸镍，电铸铜等。进行金属零件的尺寸修复。阳极氧化：铝及铝合金氧极氧化，镁及镁合金氧极氧化，钛及钛合金氧极氧化等。制备特殊表面膜，提高表面耐磨性及装饰性。有机涂装：浸涂，淋涂，电泳涂装，静电涂装，喷涂等。用于制备有机表面涂层，提