沈抚新区金属表面硬化处理-兴安盟金属表面硬化处理

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。

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表面工程技术突出的特点是无需整体改变材质而能获得原基材所不具备的特殊性能。采用不同的处理工艺，可使基材表面获得整体材料很难得到的特殊成份与结构，如超细晶粒、非晶态、超饱和固溶体、多重结构、多相弥散结构等，相应具备一些整体材料很难得到的特殊性能。

初的表面工程技术的研究是针对机械工程材料中的钢铁材料，尤其是用做结构材料，（如用于制造汽车、桥梁、船舶、建筑等工程结构件和机械零件）和工具材料（如用于制造刃具、模具、量具等工具），其使用性能的要求以力学为主，在许多场合还同时要求有良好的耐蚀性、装饰性等性能。而对于机械零件和工具，表面技术主要起表层强化作用，可称之为表面强化技术。表面强化技术是以提高金属材料表面硬度、耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性为目的的表面技术。这里所说的“强化”有较广泛的含义，可以说是一种广义的强化。包括改善表层的力学性能，如降低基体表面的摩擦系数，提高耐磨性、表面合金化提高耐蚀性、抗氧化性等，即把基体表面对磨损及腐蚀抗力的提高也视作强化。事实上机械零件和工具的磨损及腐蚀都与其表面的成分、组织等状态有的关系，除单纯起防护作用的涂装技术之外，同一种表面技术往往兼有几方面的作用。例如渗氮处理，既可提高钢和铸铁表面层的强度、硬度，同时也提高了材料表面的耐磨性和耐蚀性。因此，可以称表面强化技术是以提高金属材料表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性等为目的的表面技术。

卡套式管接头作为一种重要的管路附件，是石油化工、轻工、医药、食品、机械等领域中广泛应用的零部件之一。卡套式管接头基本结构是由接头体、卡套、螺母三个基本零件组成（见图1和图2），而卡套作为管接头的关键零件，其结构、性能的优劣，直接影响管接头的性能和质量。装配时，在螺母的挤压力作用下，卡套沿接头体内锥轴向运动并产生变形，其刃口部分向内收缩切入钢管表壁，形成密封接头；同时卡套外锥向上拱起形成龟背，与接头体内锥紧密接触形成密封，属于刚性线密封。

对于不锈钢卡套式管接头，卡套用奥氏体不锈钢制造，但由于奥氏体不锈钢的硬度偏低(~230Hv)，在挤压力下，卡套首先发生塑性变形，卡套在不锈钢管的表面嵌入深度较浅，密封效果不好，往往一次装配合格率不会高于60%。目前国外进口的不锈钢卡套都是经过表面硬化处理，如美国的Swagelok公司和PARKER公司、日本JSK不锈卡套接头。Swagelok 公司是世界的卡套生产商，该公司利用LTCSS技术对奥氏体不锈钢卡套表面进行硬化处理，硬化前，卡套表面要先用HCl进行表面活化处理，去除不锈钢表面的钝化，然后进行470℃气体渗碳处理，整个处理周期长达几十个小时，以获得硬度600-1000HV、厚度大于25μm 的硬化层。

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