什么是金属表面硬化？常见工艺又有哪些？

耐磨、耐压痕是金属非常重要的属性，在决定选择哪种金属时，硬度是一个重要的考虑因素。

为保证金属制品的硬度合适，往往会采用表面硬化工艺，改变表面硬度。

那什么是表面硬化？

表面硬化是指通过适当的方法使金属零件表层硬化，但芯部仍保有强韧性的处理方法。

通过表面硬化，可以显著改善零件的耐磨性以及耐疲劳性。今天，小齐就给大家介绍几种常见的表面硬化工艺。

01.淬火

淬火是将金属加热到非常高的温度，然后快速冷却，通常是将材料浸入油或水中，或暴露在冷空气流中。

快速冷却“锁定”了材料加热时发生的微观结构变化，导致零件具有极高的硬度。

淬火工艺成本低，工艺简单灵活，已在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中的重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。

对于碳含量足够的钢或铁淬火效果明显。若含碳量较低，可进行氮化、渗碳等其他步骤。

02.氮化

氮化处理是指在一定温度和介质中使氮原子渗入金属表层的化学热处理工艺。氮化通常在氮化炉中进行，使其表面形成一层硬度很高又耐腐蚀的氮化物。

一般有气体渗氮、液体渗氮和离子渗氮。

氮化工艺最大的特点是热处理变形小，硬化层浅，适用于在周期载荷下工作的零件，比如轴等。相比于淬火减少了变形几率。

03.渗碳

将含碳量较低的钢制零件在渗碳介质中加热，使碳原子渗入表面，再经淬火之后，表层含碳量增加，硬度也随之变高。

根据应用要求，外部碳源可以是气体、液体或固体。

渗碳主要用于承受磨损、弯曲应力和冲击载荷的零件，如轴、齿轮、凸轮轴等。这些零件要求表面要有很高的硬度，同时芯部兼顾足够的强度与韧性。

与氮化相似，加热温度通常较低，减小变形的概率。

金属在表面硬化处理后，产生耐磨表面，大大提高了零件的耐磨性以及耐疲劳性。同时保留软芯，使其具有良好的韧性和强度，对冲击载荷有良好的抵抗作用。