什么是表面硬化？

承受磨损和压痕的能力是某些类型金属的两个非常重要的属性。在决定选择哪种金属时，硬度是衡量这些特性的关键因素。为了保证金属基材的硬度合适，有些金属通过一种叫做表面硬化的方法改变其表面硬度。

表面硬化是一种提高金属表面耐久性和外观的技术，其中金属表面通过在另一种金属合金的顶表面添加薄层来增强。合金薄层通常比原始金属更硬、更耐用。

什么是表面硬化？

表面硬化也称为“表面硬化”。这是一种使金属零件表面硬化同时保持零件内部相对柔软的热处理工艺。

对于碳含量低的铁或钢，表面硬化程序通常包括在表面添加额外的碳或氮。固体金属包含紧密堆积成晶体结构的分子和原子。当碳从低碳钢或合金钢表面的碳质材料中扩散到晶体结构中时，外层的强度和硬度会急剧增加。可以精细控制碳扩散的壳层深度来确定壳层的力学性能。

为什么选择 Case Harden？

表面硬化材料而不是试图硬化整个金属物体的原因有很多。一个原因是效率。与金属的整个横截面相比，加热金属最外表面所需的能量和时间更少。这些效率可以在大规模制造业务中节省大量成本。

表面硬化零件非常适合与坚硬或磨蚀零件经常接触的零件，因为表面硬化零件更耐磨，并且它们通常比经过“淬透”过程的零件更坚固，因为核心表面硬化的零件柔软，因此可以承受更大的应力而不开裂。在表面硬化过程中，制造过程中对各种金属（如薄钢层）也施加了较低的温度，以防止变形。

表面硬化方法的类型

加热淬火

也称为火焰或感应淬火。顾名思义，这种金属表面硬化过程涉及火焰或加热。在这个过程中，高碳钢零件通过氧气火焰或感应加热被加热到极端温度，然后被加热的碳钢零件将被冷却剂（通常是水）快速冷却。这种火焰淬火只对碳含量足够的钢或铁有良好的效果。碳含量必须为0.3-0.6wt%C。对于含碳量低于此值的钢或铁材料，还有其他工艺，如渗氮、渗碳等。

氮化

氮化是另一种形式的表面硬化技术。在这个过程中，钢部件在氨和解离氨的环境中被加热到 484-621°C。硬化表面的深度取决于钢部件在氨环境中停留的时间。这种方法必须使用铬、钼、铝等元素形成氮化物，使钢件表面硬化。升高的温度和暴露在氮气中会促进氮化物的形成，氮化物本身就非常坚硬和耐磨。只有当金属与可形成氮化物的元素（如铬和钼）一起硬化时，此过程才有效。氮化通常需要比加热和淬火更低的温度，并且不需要淬火过程，从而减少变形。

渗碳

渗碳是另一种表面硬化形式，广泛用于改善钢基材的机械性能。在渗碳过程中，钢合金被加热到高温，然后在其表面暴露出大量的碳。根据应用要求，外部碳源可以是气体、液体或固体。大量的外部碳随后将与钢表面上的其他元素形成碳化物。这些碳化物提供更高的硬度和耐磨性。与渗氮类似，加热要求通常较低，变形也较小。

表面硬化的优点

1.表面硬化提高了钢制零件的耐用性和经济性

表面硬化的主要优点之一是它为钢部件提供了增强的耐用性。表面硬化产生的机械强度和表面硬度，以及软芯的保留，显着提高了部件的耐磨性和疲劳寿命。保留较软的芯可以提高吸收冲击载荷释放能量的能力，从而有助于延长使用寿命和经济优势。

2。表面硬化使具有出色可加工性的钢可用于重型应用

通常，用于重型应用的合金具有较低的可加工性，因为它们需要更硬和更强。在这种情况下，表面硬化工艺使具有精密加工性能的低碳钢能够用于武器和枪支应用，以及其他需要机械强度、精细表面处理和精确几何形状的类似重型应用。加工后的后续表面硬化为精密加工零件的表面提供了优异的耐磨性和硬度。

3.表面硬化提高钢的可焊性

表面硬化提高了钢的可焊性，这对某些工程应用很重要。

4.通过渗氮进行表面硬化可以最大限度地减少变形

通过渗氮对钢进行表面硬化，可以产生低成本、耐磨且变形最小的承重表面。在150°C（302°F）左右的温度下，渗氮表面不会像渗碳钢那样失去硬度。

结论

在部件受到冲击载荷、振动和不对中条件的应用中，表面硬化钢是首选。与整体淬火钢不同，表面淬火的低碳钢和合金钢变得坚韧、坚固、坚硬而不脆。表面硬化还可以产生耐磨表面，提供耐用性和可靠性。