什么是表面硬化

耐磨、耐压痕是金属非常重要的品质。因此，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。

表面硬化是一种提高金属表面耐久性和外观的技术，它通过在另一种金属合金的上表面添加薄层来增强金属表面，同时保持零件内部相对较软。

对于低碳铁或钢，表面硬化通常是在表面添加额外的碳或氮。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，外层的强度和硬度急剧增加。可以精细控制碳扩散的壳层深度以确定壳层的力学性能。

不硬化整个金属材料，而是只硬化表面的原因有很多：

1、效率，加热表面所需的时间比加热整块金属要少很多，在大规模制造中可以节省大量成本。

2、表面硬化的零件更耐磨损，因为表面硬化的零件非常适用于经常与坚硬或磨蚀性零件接触的零件，通常比经过整体硬化的零件更坚固，表面硬化的零件核心部分更柔软。

一、表面硬化的方法

加热和淬火

也称为火焰或诱导硬化。顾名思义，这种金属表面硬化过程涉及火焰或加热。在这个步骤中，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通过冷却剂（通常是水）快速冷却。这种火硬化对碳含量足够的钢或铁有很好的效果。碳含量应为 0.3-0.6 wt%。对于含碳量低于该值的钢材，还有氮化、渗碳等其他步骤。

氮化

氮化是另一种形式的表面硬化技术。在该步骤中，铁在氨气氛中被加热到84-621℃，以分解氨。硬化表面的深度取决于钢部件暴露在氨环境中的时间。这种方法必须使用铬、钼、铝等元素形成氮化铬来固化钢件表面。增加氮和暴露于氮会促进氮化物的形成。该过程仅在金属与形成氮化铬的元素（铬、钼等）一起固化时才有效。氮化通常需要比加热和淬火更低的温度，并且不需要淬火步骤，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，大量碳暴露在表面。根据应用要求，外部碳源可以是气体、液体或固体。大量的外部碳然后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。与氮化相似，加热条件通常较低，可能会导致较小的变形。

二、表面硬化的好处

1、表面硬化以提高钢件的耐用性和经济性

硬化表壳的主要优点之一是它增加了钢部件的耐用性。表面硬化引起的软芯的机械强度和表面硬度和保持性显着提高了零件的耐磨性和疲劳寿命。保留软芯可以提高吸收冲击载荷释放的能量的能力。它有助于延长使用寿命和经济效益。

2、由于表面硬化，使用具有优良切削加工性的钢材，并用于高质量应用。

一般来说，用于大型应用的合金需要更硬和更强，因此具有较低的可加工性。在这种情况下，表面硬化工艺为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坚固应用提供了精确的可加工性，使低碳钢能够拥有。加工后的表面硬化为精密加工零件的表面提供了出色的耐磨性和硬度。

3、提高钢的可焊性

表面硬化提高了钢的可焊性。

4、氮化表面硬化

氮化处理钢的表面硬化可以承受变形和耐磨性低的载荷。在150°C（302°F）左右，渗氮表面不会失去渗碳钢的硬度。

结论

表面硬化钢是零件暴露于冲击载荷、振动和不对中条件的应用的首选。与硬化钢不同，表面硬化的低碳钢和合金钢有硬、硬、硬和非硬。表面硬化还产生耐磨表面，提供耐用性和可靠性。