抗磨损设计及表面涂层课件.ppt

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1、抗磨损设计及表面涂层第1页，此课件共105页哦第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4.1 4.1 润滑方法简介润滑方法简介润滑方法的确定与润滑方式的选择，是决定润滑效果的润滑方法的确定与润滑方式的选择，是决定润滑效果的最重要因素之一。最重要因素之一。第2页，此课件共105页哦2022/10/32第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层一、油润滑的润滑方法一、油润滑的润滑方法 1 1间歇无压润滑间歇无压润滑 即通过人工用油壶将油注入油孔、油杯中，油沿摩即通过人工用油壶将油注入油孔、油杯中，油沿摩接表面扩散形成暂时性油膜。这种方式结构简单，成本低，接表面扩散形成暂时

2、性油膜。这种方式结构简单，成本低，送油不均匀，可靠性差。其选用于轻载、低速、间歇工作送油不均匀，可靠性差。其选用于轻载、低速、间歇工作的摩擦副。如开式齿轮、链条、钢丝绳、低速导轨等。的摩擦副。如开式齿轮、链条、钢丝绳、低速导轨等。2 2间歇压力润滑间歇压力润滑 即通过人工用油枪将润滑油压人油杯中，实现即通过人工用油枪将润滑油压人油杯中，实现对摩擦副的润滑。该方式也适用于载荷低、间歇工作的对摩擦副的润滑。该方式也适用于载荷低、间歇工作的摩擦副。如金属切削机床、汽车、拖拉机以及农业机械摩擦副。如金属切削机床、汽车、拖拉机以及农业机械中的某些润滑部位。中的某些润滑部位。第3页，此课件共105页哦20

3、22/10/33第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层3 3连续无压润滑连续无压润滑4 4连续压力润滑连续压力润滑 强制润滑强制润滑利用装在油池上的柱塞泵将润滑油通利用装在油池上的柱塞泵将润滑油通过管路输送到各个需要润滑的零件上。过管路输送到各个需要润滑的零件上。油雾润滑油雾润滑用压缩空气将润滑油喷成油雾后送到润用压缩空气将润滑油喷成油雾后送到润滑部位滑部位第4页，此课件共105页哦2022/10/34第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层二、润滑脂的润滑方法二、润滑脂的润滑方法1 1手工润滑手工润滑手工润滑，即将润滑脂抹人轴承中，或用油枪将脂由油孔注手工润滑，

4、即将润滑脂抹人轴承中，或用油枪将脂由油孔注入润滑部位。手工润滑一般用于中、低速机械，如密封合理，入润滑部位。手工润滑一般用于中、低速机械，如密封合理，也可用于高速部位的润滑。也可用于高速部位的润滑。2 2滴下润滑滴下润滑 滴下润滑，即将润滑脂装在脂杯里向润滑部位滴下。滴下润滑，即将润滑脂装在脂杯里向润滑部位滴下。3 3集中润滑集中润滑 集中润滑就是由压力泵将脂缸中的润滑脂输送到润集中润滑就是由压力泵将脂缸中的润滑脂输送到润滑点上。该方法常用于润滑点多的车间或工厂。滑点上。该方法常用于润滑点多的车间或工厂。第5页，此课件共105页哦2022/10/35第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计

5、与表面涂层三、固体润滑方法三、固体润滑方法 1 1整体润滑整体润滑 整体润滑就是将具有自润滑性能的塑料基或金属基复合材整体润滑就是将具有自润滑性能的塑料基或金属基复合材料制成齿轮、轴承、途轮、活塞环、保持架、滚子等零件直接料制成齿轮、轴承、途轮、活塞环、保持架、滚子等零件直接使用，而不需另外润滑。使用，而不需另外润滑。根据使用条件不同，可以选用不同类型的材料。聚四氟根据使用条件不同，可以选用不同类型的材料。聚四氟乙烯基复合材料适用于化工腐蚀条件下的泵、压缩机和轴承乙烯基复合材料适用于化工腐蚀条件下的泵、压缩机和轴承零件；酚醛基自润滑复合材料适用于与水接触的设备，如潜零件；酚醛基自润滑复合材料适

6、用于与水接触的设备，如潜水泵、船院轴承；金属基自润滑组合材料适用于高温条件下水泵、船院轴承；金属基自润滑组合材料适用于高温条件下的温控轴承、阀体、阀座等。的温控轴承、阀体、阀座等。第6页，此课件共105页哦2022/10/36第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2 2覆盖膜润滑覆盖膜润滑 采用各种方法将固体润滑剂覆盖在需要润滑的金属工件表采用各种方法将固体润滑剂覆盖在需要润滑的金属工件表面进行润滑，称为覆盖膜润滑。根据成膜方法的不同，有溅射面进行润滑，称为覆盖膜润滑。根据成膜方法的不同，有溅射膜、离子镀膜、电镀膜、沉积膜、粘结膜等。膜、离子镀膜、电镀膜、沉积膜、粘结膜等。3

7、3粉末润滑粉末润滑 粉末润滑就是直接将固体润滑剂粉末加入到摩擦而进行润粉末润滑就是直接将固体润滑剂粉末加入到摩擦而进行润滑。固体润滑剂粉末目前应用较多的是将其加到润滑油和润滑滑。固体润滑剂粉末目前应用较多的是将其加到润滑油和润滑脂中，随着固体润滑剂微细化技术的进步，这种方法发展很快，脂中，随着固体润滑剂微细化技术的进步，这种方法发展很快，成为固体润滑剂粉末的主要应用方式之一。成为固体润滑剂粉末的主要应用方式之一。第7页，此课件共105页哦2022/10/37第四章 抗磨损设计与表面涂层4.2 润滑油脂与添加剂选择润滑油脂与添加剂选择 一、一、润滑膜的厚度润滑膜的厚度膜厚比膜厚比作为衡量润滑状态

8、的参数。作为衡量润滑状态的参数。一般认为一般认为大于或等于大于或等于1.51.5就可以把各种类型的磨损控制在就可以把各种类型的磨损控制在轻微的程度内而获得合理的寿命。轻微的程度内而获得合理的寿命。详细划分：详细划分：较低速度或较低的表面粗糙度，要求较低速度或较低的表面粗糙度，要求大于或等于大于或等于0.50.51 1 较高的速度或粗糙的表面，则应使较高的速度或粗糙的表面，则应使大于或等于大于或等于2 2 对于磨合过的表面，取对于磨合过的表面，取大于或等于大于或等于0.50.51 1 对于未磨合过的表面，取对于未磨合过的表面，取大于或等于大于或等于2 2第8页，此课件共105页哦2022/10/

9、38第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层二、二、润滑油的选择润滑油的选择 润滑油的选择应当根据使用条件对润滑油的主要特性进行综润滑油的选择应当根据使用条件对润滑油的主要特性进行综合分析（合分析（P362P362表表13131 1 选择各种基础油时考虑的特性）。对润滑选择各种基础油时考虑的特性）。对润滑油的要求如下：油的要求如下：l 粘度、粘度指数及粘压系数粘度、粘度指数及粘压系数 适当的粘度可以保证达到油膜厚度的要求，但粘度值太适当的粘度可以保证达到油膜厚度的要求，但粘度值太高则摩擦阻力增加并引发热。高则摩擦阻力增加并引发热。粘度值受温度影响很大，当工作温度和环境温度变化较大

10、粘度值受温度影响很大，当工作温度和环境温度变化较大时，还应考虑选择合适的粘度指数，它是衡量润滑油热稳定性时，还应考虑选择合适的粘度指数，它是衡量润滑油热稳定性的重要指标，粘度指数越高。的重要指标，粘度指数越高。第9页，此课件共105页哦2022/10/39第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层即温度影响越小。即温度影响越小。改变措施：加入增粘添加剂（如：聚乙烯基正丁基醚）改变措施：加入增粘添加剂（如：聚乙烯基正丁基醚）l稳定性稳定性 在润滑油使用过程中，由于氧化变质会丧失润滑功能，在润滑油使用过程中，由于氧化变质会丧失润滑功能，大大降低工作寿命。大大降低工作寿命。常用的抗氧化添

11、加剂：二烷基二硫磷酸盐对羟基二苯胺。常用的抗氧化添加剂：二烷基二硫磷酸盐对羟基二苯胺。l 其他要求其他要求 （1）易氧化处及循环润滑系统不宜掺用动物油易氧化处及循环润滑系统不宜掺用动物油 或植物油或植物油第10页，此课件共105页哦2022/10/310第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层 （2）汽油机油与柴油不宜用于潮湿处汽油机油与柴油不宜用于潮湿处 （3）变压器油不宜作润滑油用变压器油不宜作润滑油用 （4）内燃机等高温机械不宜用汽轮机油和液压内燃机等高温机械不宜用汽轮机油和液压 油油 （5）当工作温度或要求粘度较低时，可与煤油当工作温度或要求粘度较低时，可与煤油 掺和使用

12、，但煤油量不宜超过掺和使用，但煤油量不宜超过50 （6）煤油不宜用于精密机械）煤油不宜用于精密机械第11页，此课件共105页哦2022/10/311第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层三、三、润滑脂的滑脂的选择l 润滑脂的滑脂的组成成俗称黄油或干油俗称黄油或干油,由由润滑油加入稠滑油加入稠化化剂在高温下混合而成在高温下混合而成.润滑脂滑脂（质量分数）量分数）润滑油滑油:7585稠化稠化剂:1020其它添加其它添加剂：0.55第12页，此课件共105页哦2022/10/312第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层l 稠化稠化剂的作用的作用减少减少润滑油的流滑油的

13、流动性，同性，同时增增强密封性、耐密封性、耐压性、性、缓冲性冲性l润滑脂添加滑脂添加剂第13页，此课件共105页哦2022/10/313第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层四、固体四、固体润滑滑剂l 定定义指一些低剪切指一些低剪切强度的固体，度的固体，如：如：软金属、金属、软金属化合物、无机物、金属化合物、无机物、有机物和自有机物和自润滑复合材料。滑复合材料。l优点：耐点：耐热、化学、化学稳定性好，耐高定性好，耐高压不不挥发、不、不污染染特特别适合于不能密封和供油的系适合于不能密封和供油的系统第14页，此课件共105页哦2022/10/314第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层

14、抗磨损设计与表面涂层l缺点缺点磨磨损率比油率比油润滑高滑高l使用使用场合合原子能工原子能工业、塑料工、塑料工业、火箭、人造火箭、人造卫星等常星等常规方法方法难解决的解决的场合。合。第15页，此课件共105页哦2022/10/315第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层a.石墨石墨 l常用固体润滑剂常用固体润滑剂具有片状或层状结构的固体，具有片状或层状结构的固体，由于它们有十分明显的各向由于它们有十分明显的各向异性或方向性的性质，因而异性或方向性的性质，因而具有低的摩擦阻力。具有低的摩擦阻力。第16页，此课件共105页哦2022/10/316第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨

15、损设计与表面涂层石墨的摩擦石墨的摩擦 第17页，此课件共105页哦2022/10/317第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层b.二硫化钼二硫化钼 温温 度度 升升 到到800以以 上上，MoS2发发生生显显著著的的分分解解。这这样样就就剩剩下下了了固固体体钼钼，它它产产生生很很高高的的摩摩擦擦，二二硫硫化化钼钼在在真真空空中中的的低低摩摩擦擦使使它它特特别别适适宜宜于于太太空空中中的的应应用。用。应用：在制造烧结金属零件时使应用：在制造烧结金属零件时使之含有之含有MoS2。MoS2作为润滑作为润滑脂和润滑油的主要耐磨添加剂脂和润滑油的主要耐磨添加剂也取得了很好的效果。也取得了

16、很好的效果。第18页，此课件共105页哦2022/10/318第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层 五、五、过滤与密封与密封l必要性必要性润滑滑剂清清洁与否，能与否，能够使摩擦副使摩擦副寿命相差寿命相差10倍倍l润滑滑剂中中颗粒造成表面磨粒造成表面磨损的机理的机理磨粒磨磨粒磨损、疲、疲劳磨磨损、粘着磨、粘着磨损第19页，此课件共105页哦2022/10/319第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层1 摩擦副材料的摩擦副材料的选材依据材依据l 耐磨性，它是材料的硬度、耐磨性，它是材料的硬度、韧性、互溶性、互溶性、耐性、耐热性、耐腐性、耐腐蚀性等的性等的综合性合性

17、质l 摩擦副的匹配性摩擦副的匹配性4.3 摩擦副材料的摩擦副材料的选配原配原则在具体的在具体的选配配过程中，首先要分析主要磨程中，首先要分析主要磨损形式（如磨粒磨形式（如磨粒磨损、疲、疲劳磨磨损、粘着磨、粘着磨损等），等），然后根据各自影响因素，然后根据各自影响因素，对材料性能的要求，材料性能的要求，进行合理行合理选择第20页，此课件共105页哦2022/10/320第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4.4 4.4 表面改性处理表面改性处理 表面淬火表面淬火l火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火l感应加热表面淬火感应加热表面淬火l高能密束表面淬火高能密束表面淬火 化学热处理化学

18、热处理渗碳渗碳氮化氮化碳氮共渗碳氮共渗渗硼渗硼渗渗金金属属和和多多元共渗元共渗 表面镀覆表面镀覆电镀、化学镀、电镀、化学镀、复合镀复合镀电刷镀电刷镀化学气相沉积化学气相沉积物理气相沉积物理气相沉积离子离子 注入注入表面冶金强化表面冶金强化热喷涂与热喷涂与喷焊喷焊堆焊堆焊 第21页，此课件共105页哦2022/10/321第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层常见表面技术的强化原理、表层结构及性能常见表面技术的强化原理、表层结构及性能第22页，此课件共105页哦2022/10/322第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层一、化学一、化学热处理理1、概、概述述化学化

19、学热处理是利用固理是利用固态扩散使其他元素散使其他元素渗入工作表面的一种渗入工作表面的一种热处理工理工艺，所以又称，所以又称扩散散热处理。它是将工件置于含有渗入元素理。它是将工件置于含有渗入元素的活性介的活性介质中，加中，加热到一定温度后到一定温度后进行保温，行保温，渗入元素被吸附并渗入元素被吸附并扩散散进表面表面层，改，改变工作工作表面表面层化学成分，使化学成分，使组织结构和性能构和性能发生生变化。化。第23页，此课件共105页哦2022/10/323第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层化学化学热处理工理工艺分分类第24页，此课件共105页哦2022/10/324第四章第四

20、章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层化学化学热处理改性分理改性分类第25页，此课件共105页哦2022/10/325第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2化学化学热处理的基本理的基本过程程(1)渗渗剂中的反中的反应(2)渗渗剂中的中的扩散。散。(3)相界面反相界面反应(4)金属工件中的金属工件中的扩散。散。(5)金属中的反金属中的反应。第26页，此课件共105页哦2022/10/326第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（1 1）渗碳）渗碳 渗碳渗碳处理的工理的工艺实质是在是在钢材表面增加碳材表面增加碳浓度。度。一般渗碳一般渗碳层中碳的中碳的浓度度为

21、0.8一一1.1，这将使表将使表层的的组织和硬度有和硬度有显著著变化。化。3非金属非金属扩渗渗渗碳层厚度要求渗碳层厚度要求 各种工件各种工件对渗碳渗碳层厚度的要求厚度的要求第27页，此课件共105页哦2022/10/327第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层表表82 三种渗碳方法的特点三种渗碳方法的特点第28页，此课件共105页哦2022/10/328第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层常用的渗碳方法有气体渗碳法，固体渗碳法和真常用的渗碳方法有气体渗碳法，固体渗碳法和真空渗碳法。空渗碳法。气体渗碳示意图气体渗碳示意图 第29页，此课件共105页哦2022/1

22、0/329第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层合金元素合金元素对马氏体氏体转变温度的影响温度的影响第30页，此课件共105页哦2022/10/330第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第31页，此课件共105页哦2022/10/331第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层a.残余奥氏体对耐磨性的影响残余奥氏体对耐磨性的影响第32页，此课件共105页哦2022/10/332第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层b.b.渗碳工艺对耐磨性的影响渗碳工艺对耐磨性的影响固体渗碳层对耐磨性的影响固体渗碳层对耐磨性的影响第33页，此课件共1

23、05页哦2022/10/333第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第34页，此课件共105页哦2022/10/334第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层液体渗碳层对耐磨性的影响液体渗碳层对耐磨性的影响第35页，此课件共105页哦2022/10/335第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第36页，此课件共105页哦2022/10/336第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第37页，此课件共105页哦2022/10/337第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第38页，此课件共105页哦2022/10/338第

24、四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第39页，此课件共105页哦2022/10/339第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层气体渗碳层对耐磨性的影响气体渗碳层对耐磨性的影响第40页，此课件共105页哦2022/10/340第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第41页，此课件共105页哦2022/10/341第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第42页，此课件共105页哦2022/10/342第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层渗碳铬镍钢在不同接触压力下的磨痕宽度渗碳铬镍钢在不同接触压力下的磨痕宽度第43页，此

25、课件共105页哦2022/10/343第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（2 2）渗氮）渗氮 渗氮工渗氮工艺特点：特点：（1）温度：）温度：500600度度（2）时间：50h（3）适用）适用钢材品种少材品种少发展方向：缩短处理时间，开发新的适用钢材发展方向：缩短处理时间，开发新的适用钢材第44页，此课件共105页哦2022/10/344第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层a.a.氨中渗氮层的耐磨性氨中渗氮层的耐磨性第45页，此课件共105页哦2022/10/345第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第46页，此课件共105页哦2022/1

26、0/346第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第47页，此课件共105页哦2022/10/347第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层b.b.盐浴浴软氮化氮化层的耐磨性的耐磨性第48页，此课件共105页哦2022/10/348第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第49页，此课件共105页哦2022/10/349第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层c.c.气体气体软氮化氮化层的耐磨性的耐磨性第50页，此课件共105页哦2022/10/350第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层d.离子渗氮离子渗氮层的耐磨性的耐

27、磨性 离子渗氮消耗物少，无公害，离子渗氮消耗物少，无公害，处理温度低（理温度低（500度），度），比气体渗氮比气体渗氮时间短，在工短，在工业中被普遍中被普遍应用。用。第51页，此课件共105页哦2022/10/351第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层各种渗氮各种渗氮层的耐磨性比的耐磨性比较第52页，此课件共105页哦2022/10/352第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第53页，此课件共105页哦2022/10/353第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第54页，此课件共105页哦2022/10/354第四章第四章 抗磨损设计与表面涂

28、层抗磨损设计与表面涂层4金属金属扩渗渗金属金属扩渗是金属化学渗是金属化学热处理中常用的一种方法，其基本原理中常用的一种方法，其基本原理和其他化学理和其他化学热处理相似。理相似。（1）渗硼）渗硼第55页，此课件共105页哦2022/10/355第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层各种元素各种元素对渗硼渗硼层的影响的影响第56页，此课件共105页哦2022/10/356第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第57页，此课件共105页哦2022/10/357第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第58页，此课件共105页哦2022/10/358第四章

29、第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第59页，此课件共105页哦2022/10/359第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（2）渗）渗钒第60页，此课件共105页哦2022/10/360第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第61页，此课件共105页哦2022/10/361第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层二、表面淬火二、表面淬火2 表面淬火工表面淬火工艺的特点的特点：工工艺简单、热处理理变形小和生形小和生产效率高效率高表面淬火主要是通表面淬火主要是通过快速加快速加热与立即淬火冷与立即淬火冷却相却相结合的方法来合的方法来实现的，

30、即利用快速加的，即利用快速加热使使钢件表面很快地达到淬火的温度，而不待件表面很快地达到淬火的温度，而不待热量量传至至钢件中心，即迅速予以冷却件中心，即迅速予以冷却1 表面淬火的定表面淬火的定义：第62页，此课件共105页哦2022/10/362第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层3 表面淬火工件的特点表面淬火工件的特点u组织特点特点表面表面马氏体，心部原始氏体，心部原始组织u性能特点性能特点4 表面淬火用表面淬火用钢的含碳量的含碳量0.4%0.5%Why?u提高含碳量，则会增加淬硬层脆性，降低心部塑性和韧性u降低含碳量则会降低零件表面淬硬层的硬度和耐磨性第63页，此课件共10

31、5页哦2022/10/363第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层5 表面淬火的分表面淬火的分类第64页，此课件共105页哦2022/10/364第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（1）感）感应加加热表面淬火表面淬火集肤效集肤效应表表82 感感应加加热方式的适方式的适应范范围第65页，此课件共105页哦2022/10/365第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层感感应加加热表面淬火示意表面淬火示意图u淬硬淬硬层深度易于控制，淬火操作容深度易于控制，淬火操作容易易实现机械化和自机械化和自动化。化。u感感应加加热表面淬火的工件不易表面淬火的工件不

32、易氧化和服碳，氧化和服碳，变形也小。形也小。u表面具有比普通淬火稍高的硬度表面具有比普通淬火稍高的硬度和和较低的脆性，并具有低的脆性，并具有较高的疲高的疲劳强度。度。u钢的加的加热速度大，珠光体速度大，珠光体转换为奥奥氏体氏体转变温度范温度范围扩大，大，转变时间缩短。短。第66页，此课件共105页哦2022/10/366第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2火焰加火焰加热表面淬火表面淬火火焰表面淬火示意火焰表面淬火示意图火焰加火焰加热表面淬火方法表面淬火方法简便，无需特殊便，无需特殊设备，可适，可适用用单件或小批量生件或小批量生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零的大型零件和

33、需要局部淬火的工具或零件，如大型件，如大型轴类、大模数、大模数齿轮、锤子等。但火焰加子等。但火焰加热表面淬表面淬火火较易易过热、淬火、淬火质量往往不量往往不够稳定，由此限制了它在机械定，由此限制了它在机械制造工制造工业中的广泛中的广泛应用。用。第67页，此课件共105页哦2022/10/367第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层3激光表面淬火激光表面淬火 激光表面淬火也称激光表面淬火也称为激光相激光相强化，指碳化，指碳钢或合金或合金纲在室温下在室温下经激光激光辐照表照表层被迅速加被迅速加热至奥氏体化温至奥氏体化温度以上，在激光停止度以上，在激光停止辐照后，快速自冷淬火得到照后

34、，快速自冷淬火得到马氏氏体体组织的一种工的一种工艺方法。方法。激光表面淬火激光表面淬火对材料的性能有如下影响：材料的性能有如下影响：（1）硬度升高）硬度升高(2)改善疲改善疲劳性能性能(3)提高耐磨性能提高耐磨性能(4)残余残余应力力第68页，此课件共105页哦2022/10/368第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层表表47 几种激光束表面几种激光束表面热处理的功率密度理的功率密度第69页，此课件共105页哦2022/10/369第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层表表48 激光淬火与普通淬火耐磨性的比激光淬火与普通淬火耐磨性的比较第70页，此课件共105

35、页哦2022/10/370第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层与其他表面与其他表面处理技理技术相比，激光表面相比，激光表面处理具有如下特点：理具有如下特点：第71页，此课件共105页哦2022/10/371第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4电子束表面淬火子束表面淬火电子束表面淬火子束表面淬火处理的主要特点如下：理的主要特点如下：第72页，此课件共105页哦2022/10/372第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4.5 表面涂层表面涂层 1 1 定义：定义：表面涂层是在固体表面涂覆一层或表面涂层是在固体表面涂覆一层或多层不同材料的薄膜来

36、达到强化表面或使表多层不同材料的薄膜来达到强化表面或使表面具有特殊功能的目的。面具有特殊功能的目的。2 2 表面涂层的常用方法表面涂层的常用方法第73页，此课件共105页哦2022/10/373第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第74页，此课件共105页哦2022/10/374第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层一、一、电镀电镀是一种用是一种用电化学方法在化学方法在镀件表面上沉件表面上沉积所需形所需形态的金属覆的金属覆层的工的工艺；电镀的目的改善材料的外的目的改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料持殊的耐予材料持殊

37、的耐蚀性、耐磨性、装性、耐磨性、装饰性、性、焊接性及接性及电、磁、光学性能等、磁、光学性能等电镀缺点：缺点：（1）形状复）形状复杂的零件不易得到均匀的的零件不易得到均匀的镀层；（2）电镀膜膜总有一些微小空隙有一些微小空隙（3）氢析会引致析会引致钢的的氢脆，脆，强度和疲度和疲劳抗力下降；抗力下降；（4）工）工艺造成造成环境境传染。染。第75页，此课件共105页哦2022/10/375第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层二、化学二、化学镀含有含有镀层金属离子的溶液在金属离子的溶液在还原原剂的作用下，在有催化的作用下，在有催化作用的工件表面上形成作用的工件表面上形成镀层的方法，称的

38、方法，称为化学化学镀。化学。化学镀可用在金属和可用在金属和绝缘体工件上，体工件上，镍、钴、钯、铂、铜、金和某些合金金和某些合金镀层都可用化学都可用化学镀获得。得。与与电镀相比，化学相比，化学镀有如下的特点：有如下的特点：（1）镀覆覆过程不需外程不需外电源源驱动；（2）均）均镀能力好，形状复能力好，形状复杂，有内孔、内腔的，有内孔、内腔的镀件件 均可均可获得均匀的得均匀的镀层；（3）孔隙率低；）孔隙率低；（4）镀液通液通过维护、调整可反复使用，但使用周整可反复使用，但使用周期是有限的：期是有限的：（5）可在金属、非金属以及有机物上沉）可在金属、非金属以及有机物上沉积镀层。第76页，此课件共105

39、页哦2022/10/376第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层三、冶金熔合法三、冶金熔合法冶金熔合是指通冶金熔合是指通过堆敷或堆敷或喷徐熔融状徐熔融状喷涂材料的方法涂材料的方法在零件表面形成一在零件表面形成一层或几或几层具有特殊性能的材料，具有特殊性能的材料，这里主要介里主要介绍堆堆焊和和热喷涂。涂。1堆堆焊堆堆焊是用是用焊接的方法在零件表面堆敷一接的方法在零件表面堆敷一层金属的工金属的工艺过程，其目的不是程，其目的不是为了了连接零件，而是接零件，而是为了使零件表了使零件表面面获得具有耐磨、耐得具有耐磨、耐热、耐、耐蚀等特殊性能的熔敷金属，等特殊性能的熔敷金属，或是或是为了恢

40、复零件因磨了恢复零件因磨损或加工或加工过程中的失效而造成程中的失效而造成的尺才不足。的尺才不足。第77页，此课件共105页哦2022/10/377第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层按按热源特点源特点对堆堆焊方法的分方法的分类第78页，此课件共105页哦2022/10/378第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层几种堆几种堆焊方法的主要特点方法的主要特点第79页，此课件共105页哦2022/10/379第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2热喷涂涂 热喷涂是指将熔融状涂是指将熔融状态的的喷涂材料，通涂材料，通过高速气流使其高速气流使其雾化化喷

41、射在零件表面上，形成射在零件表面上，形成喷涂涂层的一种金属表面加工方的一种金属表面加工方法。法。按照能源的种按照能源的种类喷涂材料形涂材料形态以及以及环境特点等可境特点等可以将以将热喷涂涂进行以下分行以下分类：第80页，此课件共105页哦2022/10/380第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层图812涂涂层剖面示意剖面示意图第81页，此课件共105页哦2022/10/381第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层通常通常热喷涂技涂技术具有以下特点：具有以下特点：（1）取材范）取材范围广广（2）可以用于各种基体。）可以用于各种基体。（3）可使基体保持）可使基体保

42、持较低温度低温度（4）工效高。）工效高。（5）被）被喷涂物件的大小一般不受限制。涂物件的大小一般不受限制。（6）涂）涂层厚度厚度较易控制易控制（7）可）可赋予普通材料以特殊的表面性能。予普通材料以特殊的表面性能。（8）成本低，）成本低，经济效益效益显著。著。第82页，此课件共105页哦2022/10/382第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层几种基本几种基本热喷涂方法的特性比涂方法的特性比较第83页，此课件共105页哦2022/10/383第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层常用表面技常用表面技术的比的比较第84页，此课件共105页哦2022/10/384第

43、四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层几种几种热喷涂涂层的耐磨性的耐磨性第85页，此课件共105页哦2022/10/385第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层三、气相沉三、气相沉积（Vapor deposition)气相沉气相沉积可分可分为物理气相沉物理气相沉积(PVD)和化学气相沉和化学气相沉积(CVD)两种。两种。1物理气相沉物理气相沉积(PVD)物理气相沉物理气相沉积是指薄膜沉是指薄膜沉积不涉及化学反不涉及化学反应薄膜的生薄膜的生长基本是物理基本是物理过程。程。包括包括:(1)真空蒸真空蒸发(2)离子离子镀(3)溅射射(4)分子束外延分子束外延第86页，此

44、课件共105页哦2022/10/386第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2 化学气相沉化学气相沉积(CVD)化学气相沉化学气相沉积是指利用流是指利用流经衬底表面的气底表面的气态物料的物料的化学反化学反应，生成固，生成固态物物质，在，在衬底表面形成薄膜的方底表面形成薄膜的方法。法。常用常用CVD分分类方法方法第87页，此课件共105页哦2022/10/387第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层PVD和和CVD薄膜特点及主要薄膜特点及主要应用用第88页，此课件共105页哦2022/10/388第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层 表表421

45、TiC、TiN涂涂层层的的应应用效果用效果第89页，此课件共105页哦2022/10/389第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4.7表面涂层设计 表面涂表面涂层技技术是利用表面冶金是利用表面冶金强化或表面化或表面镀膜膜强化方法，化方法，获得高得高质量的表面涂量的表面涂层。应用用时必必须首先了解首先了解预涂零件的上作条件和可能涂零件的上作条件和可能发生生的失效的失效类型，从而型，从而设计涂涂层性能和性能和选择涂涂层材料。材料。其次是根据各种涂其次是根据各种涂层方法特点及其适用范方法特点及其适用范围选择适合的涂适合的涂层工工艺。第90页，此课件共105页哦2022/10/390

46、第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层一、表面涂一、表面涂层设计的一般原的一般原则（1）满足工况条件的要求足工况条件的要求（2）具有适当的）具有适当的结构和性能构和性能（3）与基体材）与基体材质、性能的适、性能的适应性性（4）技）技术上的可行性上的可行性第91页，此课件共105页哦2022/10/391第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层二、表面涂二、表面涂层方法的方法的选择（1）涂）涂层材料的熔点高低材料的熔点高低（2）涂）涂层厚薄厚薄（3）涂）涂层与基体材料与基体材料结合合强度度（4）基材耐）基材耐热温度温度第92页，此课件共105页哦2022/10/39

47、2第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层三、涂三、涂层性能的性能的测试1.外外观与与结构构（1）涂）涂层外外观（2）涂）涂层厚度厚度测定定（3）涂）涂层空隙率空隙率测定定第93页，此课件共105页哦2022/10/393第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2.结合合强度度试验（1）落）落锤冲冲击试验（2）振）振动子冲子冲击试验（3）划痕）划痕试验（4）折断）折断试验第94页，此课件共105页哦2022/10/394第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（5）法向）法向结合合强度度测试第95页，此课件共105页哦2022/10/395第四章第四章

48、 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（6）切向）切向结合合强度度测试第96页，此课件共105页哦2022/10/396第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层（7）涂）涂层内部内部结合合强度度测定（平行和垂直）定（平行和垂直）第97页，此课件共105页哦2022/10/397第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第98页，此课件共105页哦2022/10/398第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第99页，此课件共105页哦2022/10/399第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第100页，此课件共105页哦2022/1

49、0/3100第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层3.硬度硬度测试4.磨磨损试验5.其它性能其它性能试验（1）疲）疲劳强度度（2）残余）残余应力力第101页，此课件共105页哦2022/10/3101第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层4.6 典型零件失效特征与分析典型零件失效特征与分析一、犁一、犁铧的基本工况和特性的基本工况和特性二、犁二、犁铧的磨的磨损失效分析失效分析l.宏宏观失效分析失效分析（1）磨粒磨磨粒磨损（2）断裂和断裂和变形形第102页，此课件共105页哦2022/10/3102第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层2.微微观形貌分析形貌分析犁犁铧磨磨损表面形貌特征是无确定方向的深浅不同的交表面形貌特征是无确定方向的深浅不同的交叉犁沟。叉犁沟。第103页，此课件共105页哦2022/10/3103第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层不同地区各种犁不同地区各种犁铧材料相材料相对耐磨性耐磨性第104页，此课件共105页哦2022/10/3104第四章第四章 抗磨损设计与表面涂层抗磨损设计与表面涂层第105页，此课件共105页哦2022/10/3105