關節軸承零件工作(zuò)表面和心部在狀态、結構和性(xìng)能要求方面是有較大的差别(bié)的,而整體熱處理往往使二着(zhe)不能兼顧,材料的潛(qián)力也得不(bú)到充分發揮。應(yīng)用材料表面(miàn)強化技術不僅可以較好地解決(jué)表面和心部在結構和要求方面的差(chà)異(yì),而且還可以進(jìn)一步(bù)使表面獲得某些特(tè)殊的工作(zuò)性能(néng),以滿足在特定條(tiáo)件下工作的關節軸承對工作表面性能的要求。這在現代化科學技術發展中是非(fēi)常有意義的。
傳統的表面強化方法(fǎ)，工藝上屬于熱處(chù)理的範疇。而近代發展(zhǎn)起來的激光、電子束(shù)、離子束等表面強化方法，不僅将一些高新技(jì)術應用于材料的表面強化，而且在(zài)工藝上已經超出了傳統的熱處理範疇，形成了新(xīn)的技(jì)術領(lǐng)域。因此現在的表面強(qiáng)化技(jì)術可以從不同(tóng)的角度形成多種分類(lèi)方法，按表層強(qiáng)化技術的物理化學(xué)過程進行分類，大緻可分為五大類：表面(miàn)變形強化(huà)、表面熱處理強化、化學熱處理強化、表面冶金強化(huà)、表面薄膜強化。
1.表面變形強化
通過機械的方法使(shǐ)金(jīn)屬表面(miàn)層發生塑性變形，從而形成高硬度和(hé)高(gāo)強度的硬化層，這種表面強化方法(fǎ)稱為表面變形(xíng)強化，也稱為加工硬化。包(bāo)括噴丸、噴砂、冷擠壓、滾壓、冷碾和沖擊、爆炸沖擊強化等。這些方法的特點是(shì)：強化層位錯密度增(zēng)高，亞晶結(jié)構細化，從而使其硬度和強度提高，表面粗糙度值減小(xiǎo)，能顯著提高零件(jiàn)的表面(miàn)疲勞強度和降低(dī)疲勞缺口的敏感性。這種強化方法工藝簡單、效(xiào)果顯著，硬化層(céng)和基體之間不存在(zài)明顯的界限，結(jié)構連貫，不易在使(shǐ)用中脫落。其多數(shù)方法已在軸承工業中得到應(yīng)用：滾動體的表面撞擊強化就是這類方(fāng)法的應用，精密碾壓已成為新的套(tào)圈加工和強化(huà)方法。
2.表面熱處理強化
利用固态相變，通過快速加熱的方法對零件的表面層進行淬火處理稱為表面熱處理，俗稱表面淬火。包括火焰(yàn)加熱淬火、高(中(zhōng))頻感應加熱淬火、激(jī)光加熱或電子束加熱淬火等。這(zhè)些方法(fǎ)的特點是：表面(miàn)局部(bù)加熱淬火，工件變(biàn)形小；加熱速度快(kuài)，生産效率高；加熱時間短(duǎn)，表面(miàn)氧化脫碳很輕微。該方法特别是對(duì)提高(gāo)承(chéng)受一定沖擊載荷的大型和特大(dà)型軸承零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度效果顯著。
3.化學熱處理強化
利用某種元素的(de)固态擴散滲入，來改變金(jīn)屬表面層的化學成(chéng)分，以實現表面(miàn)強化的方法稱為化學熱處理(lǐ)強化，也稱之為擴散(sàn)熱處理。包括滲硼、滲金屬、滲碳及碳氮共(gòng)滲、滲氮(dàn)及氮碳(tàn)共滲、滲硫及硫(liú)氮碳共滲、滲鉻、滲鋁及鉻鋁矽共滲、石墨化滲層等等，種(zhǒng)類繁多、特點各異。滲入元素或溶入(rù)基體金屬形成固溶體，或與其他金屬元素結合形成化合物。總之滲入(rù)元素(sù)即能改變表面層的化學成分，又可以得到不(bú)同的(de)相結構。滲碳關(guān)節軸承鋼(gāng)零件的處理工藝和(hé)關節軸(zhóu)承(chéng)套的表面滲氮強化處理均屬(shǔ)這一類強化方(fāng)法。
4.表(biǎo)面冶金強化
利用(yòng)工(gōng)件表面層金屬的重新融化和凝固，以得(dé)到預期的成分或組織的表面強化處理(lǐ)技術稱為表面冶金強化。包括(kuò)表面自溶性合金或複合粉末(mò)塗(tú)層、表(biǎo)面融化結晶或非晶态處理、表面合金化等方法。特點(diǎn)是(shì)采(cǎi)用高能量密度的快(kuài)速加熱，将金屬表面(miàn)層或塗覆于金屬表面的合(hé)金化材料熔化，随後靠自己(jǐ)冷卻進行(háng)凝(níng)固以得(dé)到特殊結構或特定性能(néng)的強化層。這(zhè)種特殊的結構或許是(shì)細化的晶體組織，也(yě)或許是過飽和相、亞穩相(xiàng)、甚至是非晶體組織，這取(qǔ)決于表面冶金的工(gōng)藝參數(shù)和(hé)方法。
關節軸承行業在微型關節軸承工作(zuò)表面做(zuò)過激光加熱強化研(yán)究，效果良好(hǎo)。
5.表面薄膜強化
應用物理的或化學的方法，在金屬表面塗覆于基體材料性能不同的強(qiáng)化膜層，稱為表面薄膜強化。它包括電鍍、化學鍍(鍍鉻、鍍鎳、鍍銅、鍍(dù)銀等)以及複合(hé)鍍、刷鍍(dù)或(huò)轉化處理等(děng)，也包括近年來發展較快的高新技術(shù)：如CVD、PVD、P-CVD等氣相沉積薄膜強化(huà)方法和離子注入表面強(qiáng)化技術(也稱(chēng)原子冶(yě)金技術)等等。它們共同的特(tè)點是均能在工作表面(miàn)形(xíng)成(chéng)特定性能的薄(báo)膜，以強化表面的(de)耐磨性、耐疲勞、耐腐蝕和自潤滑等性能。例(lì)如離子注(zhù)入技術強化關節軸承工作表面，能使關節軸承工作表面的耐磨性、耐蝕性、和抗接觸疲(pí)勞(láo)性能都得到顯著提高，從(cóng)而使關節軸承的使用壽(shòu)命得到成倍的(de)增(zēng)長。