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表面工程技术围绕腐蚀、摩擦、磨损和功能特性等因素,成为20世纪80年代世界上发展的十项关键技术之一，取得长足进展，形成一门新兴学科——表面工程学。美国商业部将表面工程技术列入影响2l世纪人类生活的七大关键技术之一，与计算机科学、生命科学、新能源技术、新材料技术、信息技术和制造技术并列。

英国伯明翰大学教授Tom. Bell在上世纪八十年代初提出了表面工程的概念。他认为，表面工程是将材料表面和基体一起作为一个系统进行设计和改性，以期获得材料表面和基体本身都不可能具有的优异性能，其效益成本比是很高的。

根据材料科学与工程的四个要素，即成分和组织结构——制备和加工——性能——使用性能之间的关系，表面工程技术同样应是通过改变基体材料表面的化学成分或者采用某些工艺改变基体表面的组织结构并获得相应性能，以满足使用性能要求的工程技术。

具体说来，表面工程技术就是根据固体材料表面在具体使用环境中的失效机理和特殊性能要求，从各种表面改性技术、涂镀技术和薄膜技术等机械、物理或化学方法中，选取为经济、有效的工艺方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分、组织结构和应力状况，从而提高材料抵御环境的能力，或赋予材料表面具有机械、装饰、物理和某些特殊功能（如声、电、光、磁及其转换等功能）的系统工程技术。

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结构材料和工具材料的主要任务是保证其所制成的机械零件或工具在的工作条件下和的期限内能可靠地服役而不发生失效。断裂、腐蚀和磨损是金属材料制件的三种主要失效形式，据美国20世纪90年代初估算，这三种失效形式造成的经济损失达3000多亿美元，约占国民生成总值（GNP）的10%。三种失效形式所占比例相差不多，都超过GNP的3%，其中腐蚀所造成的经济损失。我国也不例外，仅冶金矿山、农机、煤矿、电力和建材等部门的不完全统计，由于机件与材料抗磨损寿命低，每年因磨损报废或更换的备件达100多万吨，价值约20亿人民币。近年来，我国由国外引进近1000亿美元的机械装置，每年因磨损失效需要补充或更换的备件近10亿美元。原国家科委对金属腐蚀情况做过调查，每年损失达100～200亿元人民币。如果考虑金属磨损、腐蚀造成的事故及维修等间接损失，其数值将相当可观。除磨损和腐蚀之外，疲劳断裂也往往是从受力的表面开始逐渐向内部发展的。因此，采用表面强化技术，提高机械零件的耐磨性和抗蚀性，从而提高机电产品质量、节省材料、节省能源，对于国民经济的可持续发展有十分重要的意义。

常用的预先热处理工艺有调质、淬火+回火、正火及退火。

①不锈钢硬化前的预先热处理一般采用淬火+回火，目的是为了消除加工应力和改善组织。对硬度要求不高的工件可采用退火处理。奥氏体不锈钢通常采用固溶处理。

②调质是结构钢常用的预先热处理工艺，调质的回火温度至少要比硬化温度高20～40℃。回火温度越高，工件硬度越低，基体组织中碳化物弥散度愈小。因此，回火温度应根据对基体性能和硬化层性能的要求综合确定。调质后理想的组织是细小均匀分布的索氏体组织，不允许存在粗大的索氏体组织，也不允许有较多的游离铁素体存在。

调质引起的脱碳对硬化层脆性和硬度影响很大，所以调质前的工件应留有足够的加工余量，以保证机械加工时能将脱碳层全部切除。对硬化后要求变形很小的工件，在精加工前（如精磨）还应进行一次或多次稳定化处理，处理温度应处于调质温度和硬化温度之间。调质后，若工件的硬度或金相组织不合格，允许返工。

③工、模具钢硬化前的预先热处理一般采用淬火+回火处理。

④正火预先热处理只适用于对心部强度和韧性要求不高的工件，正火时冷却速度不宜过慢。尺寸较大的工件不宜采用正火处理，因正火时过慢的冷却速度会产生粗大组织，硬化后表面硬度低且不均匀。正火后不合格的工件允许返工。

⑤球铁的预先热处理多采用正火处理。

⑥退火处理在钛合金中运用较多，结构钢中极少采用退火处理。38CrMoAl钢不允许采用退火处理，否则硬化层组织中易出现不利的针状化合物。

⑦对于经过变形（如冲压、锻造、机加工等）的工件，应进行去应力退火处理，以减少变形。

还需说明的是，正火时冷却速度不易过慢，调质时回火温度不应过高，保温时间不应太长。截面尺寸大的工件不易用正火态，而应调质处理，这是因为细小的原始组织比粗大的原始组织硬化后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度。

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