1常用机械强化处理的方法有哪些

A. 表面处理强化技术：轴承钢表面强化方法有哪些

轴承零件工作表面和心部在状态、结构和性能要求方面是有较大的差别的,而整体热处理往往使二着不能兼顾,材料的潜力也得不到充分发挥。应用材料表面强化技术不仅可以较好地解决表面和心部在结构和要求方面的差异,而且还可以进一步使表面获得某些特殊的工作性能,以满足在特定条件下工作的轴承对工作表面性能的要求。这在现代化科学技术发展中是非常有意义的。
传统的表面强化方法，工艺上属于热处理的范畴。而近代发展起来的激光、电子束、离子束等表面强化方法，不仅将一些高新技术应用于材料的表面强化，而且在工艺上已经超出了传统的热处理范畴，形成了新的技术领域。因此现在的表面强化技术可以从不同的角度形成多种分类方法，按表层强化技术的物理化学过程进行分类，大致可分为五大类：表面变形强化、表面热处理强化、化学热处理强化、表面冶金强化、表面薄膜强化。

1.表面变形强化
通过机械的方法使金属表面层发生塑性变形，从而形成高硬度和高强度的硬化层，这种表面强化方法称为表面变形强化，也称为加工硬化。包括喷丸、喷砂、冷挤压、滚压、冷碾和冲击、爆炸冲击强化等。这些方法的特点是：强化层位错密度增高，亚晶结构细化，从而使其硬度和强度提高，表面粗糙度值减小，能显著提高零件的表面疲劳强度和降低疲劳缺口的敏感性。这种强化方法工艺简单、效果显著，硬化层和基体之间不存在明显的界限，结构连贯，不易在使用中脱落。其多数方法已在轴承工业中得到应用：滚动体的表面撞击强化就是这类方法的应用，精密碾压已成为新的套圈加工和强化方法。

2.表面热处理强化
利用固态相变，通过快速加热的方法对零件的表面层进行淬火处理称为表面热处理，俗称表面淬火。包括火焰加热淬火、高(中)频感应加热淬火、激光加热或电子束加热淬火等。这些方法的特点是：表面局部加热淬火，工件变形小；加热速度快，生产效率高；加热时间短，表面氧化脱碳很轻微。该方法特别是对提高承受一定冲击载荷的大型和特大型轴承零件的耐磨性和疲劳强度效果显著。

3.化学热处理强化
利用某种元素的固态扩散渗入，来改变金属表面层的化学成分，以实现表面强化的方法称为化学热处理强化，也称之为扩散热处理。包括渗硼、渗金属、渗碳及碳氮共渗、渗氮及氮碳共渗、渗硫及硫氮碳共渗、渗铬、渗铝及铬铝硅共渗、石墨化渗层等等，种类繁多、特点各异。渗入元素或溶入基体金属形成固溶体，或与其他金属元素结合形成化合物。总之渗入元素即能改变表面层的化学成分，又可以得到不同的相结构。渗碳轴承钢零件的处理工艺和滚针轴承套的表面渗氮强化处理均属这一类强化方法。

4.表面冶金强化
利用工件表面层金属的重新融化和凝固，以得到预期的成分或组织的表面强化处理技术称为表面冶金强化。包括表面自溶性合金或复合粉末涂层、表面融化结晶或非晶态处理、表面合金化等方法。特点是采用高能量密度的快速加热，将金属表面层或涂覆于金属表面的合金化材料熔化，随后靠自己冷却进行凝固以得到特殊结构或特定性能的强化层。这种特殊的结构或许是细化的晶体组织，也或许是过饱和相、亚稳相、甚至是非晶体组织，这取决于表面冶金的工艺参数和方法。
滚动轴承行业在微型轴承工作表面做过激光加热强化研究，效果良好。

5.表面薄膜强化
应用物理的或化学的方法，在金属表面涂覆于基体材料性能不同的强化膜层，称为表面薄膜强化。它包括电镀、化学镀(镀铬、镀镍、镀铜、镀银等)以及复合镀、刷镀或转化处理等，也包括近年来发展较快的高新技术：如CVD、PVD、P-CVD等气相沉积薄膜强化方法和离子注入表面强化技术(也称原子冶金技术)等等。它们共同的特点是均能在工作表面形成特定性能的薄膜，以强化表面的耐磨性、耐疲劳、耐腐蚀和自润滑等性能。例如离子注入技术强化轴承工作表面，能使轴承工作表面的耐磨性、耐蚀性、和抗接触疲劳性能都得到显著提高，从而使轴承的使用寿命得到成倍的增长。

B. 金属材料常用的强化方式及机理是什么

金属材料常用的强化方式有细晶强化、固溶强化、第二相强化、加工硬化。

1 细晶强化

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细 化晶粒以提高材料强度。

其原理是通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目 来表示，数目越多，晶粒越细。

二．固溶强化

合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高 的现象。

原理：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力， 使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

三．第二相强化

复相合金与单相合金相比，除基体相以外，还有第二相得存在。当第二相以细小 弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用。

原理：它们与位错间的交互作用，阻碍了位错 运动，提高了合金的变形抗力。 对于位错的运动来说，合金所含的第二相有以下两种情况：

1、不可变形微粒的强化作用。

2、可变形微粒的强化作用。 弥散强化和沉淀强化均属于第二相强化的特殊情形。

四．加工硬化

随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、 韧性有所下降。

原理：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出 现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。

(2)1常用机械强化处理的方法有哪些扩展阅读：

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

①黑色金属又称钢铁材料，包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过0.0218%的工业纯铁，含碳0.0218%~2.11%的钢，含碳大于 2.11%的铸铁。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等，有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。

金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：

⑴高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。

⑵低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。

⑶热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。

⑷腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。

⑸接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。

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D. 四种强化机制及原理

1、细晶强化：使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，提高材料强度。

原理：通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，单位体积内晶粒的数目越多，晶粒越细。在常温下的细晶粒比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。因为细晶粒受到外力发生塑变可分散，塑变较均匀，应力集中较小。晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，不利于裂纹的扩展。

2、固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。

原理：晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，使合金固溶体的强度与硬度增加。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。

3、第二相强化：第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中产生显著的强化作用。

原理：交互作用阻碍了位碍运动，提高了合金的变形抗力。

4、加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。

原理：塑变时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。

金属的塑性

金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。

塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。

E. 为了防止生锈和美观,金属表面处理工艺有哪些

表面处理的分类1表面机械强化 2表面转换膜 2 表面喷涂 4表面机械强化 5工业中常采用机械处理方法来清理、强化 及光整金属表面，如喷丸/砂处理、滚压加 工、内孔挤压、拉丝、磨光和抛光等，其 中喷丸/砂处理、拉丝、磨光和抛光处理在 生产中应用很广泛。 喷砂处理 ? 喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高 速喷射到被需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表 或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用， 使工件的表面获的一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件 表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性， 增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也 有利于涂料的流平和装饰。 ? 喷丸种类石英砂/玻璃砂、金刚砂、铁砂、海砂、铜矿砂/铜砂 表面喷涂 ? 喷油（溶剂型涂料） ? 喷粉（粉末涂料） ? 喷涂技术空气喷涂 高压无气喷涂 静电喷涂 加热喷涂 表面转换膜 ? ? ? ? ? 氧化处理 磷化处理 电镀 化学镀 电铸、电泳与电抛光 表面转换膜——氧化处理 表面转换膜——氧化处理 ? 化学氧化处理 钢铁件的化学氧化处理 铝及铝合金的化学氧化处理 镁合金的化学氧化处理 ? 电化学氧化处理 铝及铝合金的阳极氧化 钛的阳极氧化 钢铁件的化学氧化处理 ? 钢铁的化学氧化处理是将钢铁件在化学药物中加热到适当 温度，使其表面形成一层致密蓝色(或黑色)的氧化膜，与 外界的氧气隔绝，以改善钢的耐蚀性和外观，这种工艺又 叫发蓝/黑处理。氧化膜是一层致密而牢固的Fe3O4薄膜， 只有0.5~1.5微米厚，对钢件的尺寸精度无影响。氧化处 理后的钢件还要进行肥皂液浸渍处理和浸油处理，以提高 氧化膜的防腐蚀能力和润滑性能。 ? 不同材料成份的钢铁件，氧化时使用的化学药水配方不同。 ? 氧化处理过程中溶液中的氧化剂含量越高，生成氧化膜速 度也越快，而且膜层致密、牢固。溶液中碱的浓度适当增 大，获得氧化膜的厚度增大，碱含量过低，氧化膜薄而脆 弱。溶液的温度适当升高，可以提高氧化致密度。 ? 工件含碳量越高，越容易氧化，氧化时间越短。氧化处理 时间主要根据钢件的含碳量和工件氧化要求来调整。 ? 氧化处理工艺不影响零件的精度，常用于仪器、仪表、工 具、枪械及某些机械零件的表面，使其达到耐磨、耐蚀以 及防护与装饰的目的。 铝及铝合金的化学氧化处理 ? 铝及其铝合金在自然条件下很容易生成致密的氧化膜，可 以防止空气中水分和有害气体的氧化和侵蚀，但是在碱性 和酸性溶液中易被腐蚀。为了在铝和铝合金表面获得更好 的保护氧化膜，应该进行氧化处理。常用的处理方法有化 学氧化法与电化学氧化法。 ? 化学氧化法是把铝或铝合金零件放人化学溶液中进行氧化 处理而获得牢固的氧化膜，其厚度为0.3～1微米。此方法 适用于纯铝、铝镁、铝锰合金。化学氧化法主要用于提高 铝和铝合金的耐蚀性和耐磨性，并且此工艺方法操作简单， 成本低，适于大批量生产。 ? 按处理溶液的性质可分碱性和酸性溶液氧化处理。 ? 例如，碱性氧化液为 Na2CO3(50 g/L)、Na2CrO4(15 g/L)、NaOH(25 g/L)，处理温度：80～100°C，处理时 间：10～20min。经氧化处理后的铝表面呈现厚度为0.5～ 1微米的金黄色氧化膜。 铝及铝合金的阳极氧化 ? 电化学氧化法是在电解液中使铝和铝合金表面形成氧化膜 的方法，又称阳极氧化法，将以铝或铝合金为阳极的工件 置于电解液中，通电后阳极上产生氧气，使铝或铝合金发 生化学或电化学溶解，结果在阳极表面形成一层氧化膜。 阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能与抗蚀