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1、2021-9-241第三節(jié) 金屬表面化學熱處理 2021-9-242一、概述 （一）金屬表面化學熱處理過程 金屬表面化學熱處理是利用元素擴散性能，使合金元素滲入金屬表層的一種熱處理工藝。其基本工藝過程是：首先將工件置于含有滲入元素的活性介質中加熱加熱到一定溫度，使活性介質通過分解，并釋放出欲滲入元素的活性原子，活性原子被表面吸附并溶入表面、溶入表面的原子向金屬表層擴散滲入形成一定厚度的擴散層，從而改變表層的成分、組織和性能。 2021-9-243熱滲鍍化學熱處理用加熱擴散的方法把一種或幾種元素滲入基體金屬的表面，可得到一擴散合金層，但有時表面上還會殘留一薄的覆層。因此被稱為熱滲鍍。該技術的突出
2、特點是表面強化層的形成主要依靠加熱擴散的作用，因而不存在結合力不足的問題。 熱滲鍍材料的選擇范圍很寬，滲入不同元素可得到不同組織和性能的表面，這些性能包括耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫氧化性等。 2021-9-244（二）金屬表面化學熱處理的目的（1）提高金屬表面的強度、硬度和耐磨性。如滲氮可使金屬表面硬度達到950HV1200HV；滲硼可使金屬表面硬度達到1400HV2000HV等，因而工件表面具有極高的耐磨性。 2021-9-245（2）提高材料疲勞強度。 如滲碳、滲氮、滲鉻等滲層中由于相變使體積發(fā)生變化，導致表層產(chǎn)生很大的殘余壓應力，從而提高疲勞強度。（3）使金屬表面具有良好的抗粘著、抗咬合的
3、能力和降低摩擦系數(shù)，如滲硫等。（4）提高金屬表面的耐蝕性，如滲氮、滲鋁等。2021-9-246（三）化學熱處理滲層的基本組織類型（1）形成單相固溶體。如滲碳層中的鐵素體相等。（2）形成化合物。如滲氮層中的相（F2-3N），滲硼層中Fe2B等。（3）化學熱處理后，一般可同時存在固溶體、化合物的多相滲層。2021-9-247（四）化學熱處理種類 根據(jù)滲入元素的介質所處狀態(tài)不同，化學熱處理可分以下幾類：（1）固體法：包括粉末填充法、膏劑涂覆法、電熱旋流法、覆蓋層（電鍍層、噴鍍層等）擴散法等。（2）液體法：包括鹽浴法、電解鹽浴法、水溶液電解法等。（3）氣體法：包括固體氣體法、間接氣體法、流動粒子爐法等
4、。（4）等離子法：2021-9-248按復合手段劃分有電泳滲、料漿滲（或膏劑滲）、噴涂滲、電鍍滲、化學鍍滲等。2021-9-249熱滲鍍-化學熱處理2021-9-24101固滲法粉末包滲法在粉末中加入了防粘結粉末（如在粉末中加入了防粘結粉末（如Al2O3）和活化劑（助滲劑）?；罨瘎┮话銥辂u化和活化劑（助滲劑）?；罨瘎┮话銥辂u化物，如物，如MH4CI，MH4Br，MH4I等。包滲等。包滲示意圖見圖示意圖見圖4-2。以NH4Cl為例，加熱時發(fā)生下列反應： 2021-9-2411粉末包滲法的優(yōu)點: 設備簡單，操作容易，適用于形狀復雜的工件的滲鍍；缺點: 效率低，尺寸受限制，溫度高，時間長，基體金屬的
5、強度有一定降低。 2021-9-2412流化床法 與粉末包滲法相似，不同之處是將工件放于帶有固體滲劑的流化床內，然后加熱，同時通人鹵氣和運載氣體（H2 ，Ar），使之與流體粒子反應產(chǎn)生欲滲金屬的活性原子滲入工件。特點：傳熱性好，滲速快，滲層質量高并有利于機械化和自動化；缺點：流化床設備裝置成本極高，運轉費用大，因此這種方法尚未推廣使用。 2021-9-24132液滲法 熱浸法 將工件直接浸入某一液態(tài)金屬中，經(jīng)較短時間即形成合金鍍層。當浸漬時間極短時，所形成的鍍層只是附著層而不是擴散層，因而與基體金屬結合不牢固，因此一般在熱浸后還要加熱使鍍層進行擴散，以形成合金層。優(yōu)點：設備簡單，操作容易，因而
6、被廣泛采用。這種方法多用于鋼鐵制品的鍍鋅、鍍鋁、鍍錫等。 2021-9-2414熔燒法熔燒法是把滲鍍金屬或合金粉末加粘結劑后制成料漿，再將料漿均勻涂敷于工件表面上，干燥后在惰性氣體或真空環(huán)境中以稍高于料漿熔點的溫度加熱燒結通過液固界面擴散而形成合金層。與熱浸法相比，該法能獲得成分和厚度都很均勻的滲層，同時具有熱傳遞性好、滲速快等特點。2021-9-2415鹽浴法 鹽浴法是目前世界上采用的較新的熱滲鍍技術，其基本原理是在金屬鹽熔融液體中加入V，Nb，Cr，Ti，Ta等鐵合金粉末，然后把含有較高C，N的鋼件浸入（可預先進行滲碳、氮化或碳、氮共滲），在8001250溫度下，經(jīng)過0.510h的時間后，
7、可在表面上形成一極硬的金屬的碳氮化合物薄層，從而賦予工件表面高的耐磨性。 2021-9-24163氣滲法 氣滲首先把工件加熱到滲劑原子在基體中能產(chǎn)生顯著擴散的溫度，然后把含有滲鍍金屬鹵化物（MCl2）的氫氣通入，氣體和表面接觸時，工件表面的金屬A和氫本身與MCl2發(fā)生反應。 反應生成的活性原子M滲入工件表面。2021-9-2417實現(xiàn)氣滲工藝的具體方法很多，大致可分為兩大類：一類是滲鍍金屬同工件不在同一空間，用氫氣做載體把欲滲金屬的鹵化物運載到工件表面；另一類是滲鍍金屬同工件在同一空間，使HCl氣體先流過被加熱了的滲劑金屬產(chǎn)生金屬氯化物氣體，隨后使氯化物氣體流經(jīng)金屬表面，置換出活性原子M，進行
8、滲鍍。優(yōu)點：滲層厚度均勻，易控制，對異形件和小孔結構的滲鍍效果好，且無粉塵，勞動條件好。2021-9-24184離子轟擊滲鍍法離子轟擊滲鍍法是利用物質的第四態(tài)等離子體進行滲鍍。等離子體是利用低真空下氣體輝光放電獲得的，因為離子活性比原子高，加上電場的作用，因此滲速較高，質量較好。但是該法除離子氮化已經(jīng)成熟，包括滲碳在內的離子滲金屬尚在開發(fā)之中。2021-9-24195復合滲 復合滲實際上是固滲的發(fā)展，即采用各種鍍層手段先在工件表面制造一固相涂層，然后把工件連同涂層一起加熱。加熱的方法很多，諸如普通加熱爐加熱、高頻感應加熱、通電加熱、輝光放電加熱，以及電子束、離子束加熱等。 電泳滲 、料漿滲（或
9、稱膏劑滲） 、噴鍍滲 、電鍍滲 、化學鍍滲 、真空滲鍍 2021-9-2420熱滲鍍原理熱滲鍍的基本過程應包括四個步驟，即：介質中發(fā)生化學反應，以提供界面反應所需要的反應物；反應物通過擴散輸運至金屬表面，此稱為外擴散；反應物中的某些粒子被金屬表面吸附，并發(fā)生界面反應；界面反應產(chǎn)生的活性原子為金屬表面層吸收并向縱深遷移，達到一定的深度，此稱內擴散。 2021-9-2421在這四個步驟中，最值得注意的是進行最慢的步驟，或者說是控制步驟。一般說來步驟速度快，不會對整個過程產(chǎn)生阻礙作用。步驟雖然是一個擴散過程，但此擴散是在氣態(tài)或液態(tài)下進行，擴散速率要遠遠大于元素在固態(tài)內的擴散，因而也不可能成為控制步驟
10、。實踐證明后兩個步驟都有可能成為過程中的控制步驟。 實踐中可根據(jù)滲層深度和時間的關系來判定究竟是步驟還是是控制步驟。 2021-9-2422滲碳過程以水煤氣的滲碳過程為例，其四個過程可示意性地表示于圖中 2021-9-2423滲層的形成條件 滲層是基體金屬和滲入元素原子混合或化合組成的薄合金層，所以，滲鍍的條件是：1）滲入元素必須能與基體金屬形成固溶體或金屬間化合物；2）滲入元素與基體金屬必須保持緊密的接觸，或者說滲入元素可以在界面被吸附；3）必須保持一定的溫度，即使原子獲得足夠的擴散動力；4）生成活性原子的化學反應必須滿足一定的熱力學條件。 2021-9-2424TRD滲鍍法 TRD（Sur
11、face Coating by Thermo-Reactive Deposition and Diffusion）稱為熱反應沉積和擴散的表面覆層法，簡稱為TRD滲鍍法或TD法。該工藝是日本豐田中央研究所開發(fā)的。具體工藝有熔鹽浸鍍法、電解法及粉末法。應用最廣泛的是用熔鹽浸鍍法在工件表面上涂覆VC，NbC，CrxCy等碳化物。該工藝于1971年開始投入應用。 2021-9-2425處理方法 將7090的硼砂放入耐熱鋼坩堝中熔融后，向坩堝中加入可形成欲鍍覆的碳化物的物質。例如欲涂 VC時，加入FeV的合金粉末或 V2O5粉末，將含碳的鋼件浸入此鹽浴中，在8001200保溫110h，便得到了僅由碳化物
12、鍍覆的表面層。2021-9-2426處理方法如需鍍覆NbC、CrxCy,則在鹽浴中加入 FeNb，Nb2O5，F(xiàn)e-Cr，Cr2O3合金粉末或金屬氧化物粉末。若采用金屬氧化物，還需在鹽浴中添加Al，Ca，Ti， Fe-Ti， Fe-Al等物質，以保持鹽浴的活性，使金屬原子得以在鹽浴中被還原出來。碳的來源完全依靠鋼中自身的碳向外擴散。2021-9-24272021-9-2428影響涂層厚度的因素 影響涂層厚度的主要因素是鹽浴溫度、處理時間和鋼中的含碳量。 鍍層成長的速率主要取決于碳原子的擴散速率。 按A的不同，若要在鋼的表面形成510m厚的碳化物，約需30分鐘到數(shù)小時。顯然鋼中的含碳量越高，溫度
13、越高，鍍層增厚越快。2021-9-2429鍍層性能 X射線分析發(fā)現(xiàn)，TD法所得鍍層幾乎全由純碳化物組成，碳化物層的成分不受基體金屬的影響，不存在Fe，O，P，S等成分。典型的VC鍍層無微孔，在顯微鏡下呈白亮色，基體金屬與碳化物層之間有清晰的界面。不過，如在1050處理，則碳化物形成元素將擴散到基體金屬中，這對改善鍍層與基體之間的粘結強度十分有利。 2021-9-24301硬度 TD法所得鍍層硬度大大高于淬火、鍍鉻或氮化的硬度；VC和TiC的硬度約為HV3000，NbC約為HV2500，VC，CrxCy，NbC在800以上仍有HV800以上的高硬度。 2021-9-24312021-9-2432
14、2耐磨性快速磨損試驗機研究了以SCM15為配對材料、幾種鋼經(jīng)TD處理或其它處理的磨損量，發(fā)現(xiàn):鍍覆VC，NbC，TiC的耐磨性顯然比氮化、滲硼、鍍鉻、放電硬化等其它表面處理優(yōu)越而與硬質合金的耐磨性相同或更好，與用CVD和PVD法鍍覆的TiC層耐磨性相同。2021-9-24333抗熱粘結性 研究表明：以鋼、銅及鉛為配對材料的抗熱粘結性，發(fā)現(xiàn)鍍覆VC，NbC，TiC的材料與未作鍍覆處理的或作其它表面處理的材料相比，前者卻不易發(fā)生熱粘結。跟易于發(fā)生熱粘結的不銹鋼進行環(huán)壓試驗時發(fā)現(xiàn)，涂覆碳化物也具有良好的抗熱粘結性。 2021-9-24344抗剝離性 用鋼球反復撞擊試樣的同一部位，研究鍍層的開裂或剝離
15、情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)TD處理的 VC，NbC及 CrxCy鍍層即使撞擊20萬次也不發(fā)生裂紋或剝離；而用CVD和PVD處理的TiC鍍層撞擊510萬次鍍層即剝離。 2021-9-24355抗氧化及耐蝕性 抗氧化性的好壞隨鍍覆的碳化物種類的不同而不同。VC，NbC在500的大氣中幾乎不氧化，不過若在600下保溫1h會有幾微米的碳化物層被氧化。 鍍覆VC，NbC，CrxCy的鋼對于鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、苛性鈉都有良好的耐蝕性，但要避免微孔等缺陷。 2021-9-24366韌脆性 軟氮化或滲碳處理會使材料的韌性降低，而TD處理的材料進行艾氏沖擊試驗或缺口三點彎曲試驗，發(fā)現(xiàn)其韌性與淬火回火鋼大體處于同一水平。
16、2021-9-2437TRD處理的應用及與PVD和CVD鍍層性能的比較 TD處理已經(jīng)在幾乎所有需要耐磨的領域中得到成功的應用。在沖壓模。冷鍛模、鑄模等方面的應用也是比較多的。 用CVD，PVD和TD法都可以得到薄的碳化物層，但比較起來TD法有許多優(yōu)點。諸如： 2021-9-2438TD法的優(yōu)點設備簡單，價格便宜；操作簡便；工件冷卻方法任意選擇；鍍層成分、性能不受處理溫度的影響；易于作局部鍍覆；可作重復處理，便于返修。 2021-9-2439二、滲硼 滲硼主要是為了提高金屬表面的硬度、耐磨性和耐蝕性。可用于鋼鐵材料、金屬陶瓷和某些有色金屬材料，如鈦、鉭和鎳基合金。這種方法成本較高。 2021-9
17、-2440（一）滲硼原理 滲硼就是把工件置于含有硼原子的介質中加熱到一定溫度，保溫一段時間后，在工件表面形成一層堅硬的滲硼層。 在高溫下，供硼劑硼砂與介質中SiC發(fā)生反應： 2021-9-2441若供硼劑為B4C，活性劑為KBF4，則有以下反應： 2021-9-2442滲硼氣體為BCl3，載氣為H2，比例為BCl3 H2 （0.050.10）l，在滲硼溫度下通入密封爐內，發(fā)生如下反應：活性B滲入鋼內與Fe形成Fe2B或FeB。該法滲層均勻致密，表面質量好。 2021-9-2443（二）滲硼層的組織 硼原子在相或相的溶解度很小，當硼含量超過其溶解度時，就會產(chǎn)生硼的化合物Fe2B()。當硼含量大于
18、質量分數(shù)8.83時，會產(chǎn)生FeB（）。當硼含量在616時，會產(chǎn)生FeB與Fe2B白色針狀的混合物。一般希望得到單相的Fe2B。 2021-9-2444鐵一硼狀態(tài)圖 2021-9-24452021-9-2446（三）滲硼層的性能(1）滲硼層的硬度很高。如Fe2B的硬度為1300HV1800HV； FeB的硬度為16002200HV。由于FeB脆性大，一般希望得到單相的、厚度為0.07mm0.15mm的Fe2B層。（2）在鹽酸、硫酸、磷酸和堿中具有良好的耐蝕性，但不耐硝酸。（3）熱硬性高，在800時仍保持高的硬度。（4）在600以下抗氧化性能較好。2021-9-2447滲硼層具有十分優(yōu)異的耐磨性能
19、。試驗表明，滲硼試樣的耐磨性能比其它任何處理（如滲碳、碳氮共滲等）都高。此外，滲硼處理還有比較高的耐腐蝕磨損和泥漿磨損能力。 2021-9-244840鋼電解滲硼的硼濃度分布和顯微硬度曲線見圖。第一個臺階時，B含量為16左右，HV為2000左右，對應著FeB（）相；第二個臺階B含量為9左右，HV為1400左右，對應著Fe2B（）相；第三個臺階濃度和硬度均較低，對應著擴散層與基體。FeB很脆，如果工藝得當，可以在表面上只保留Fe2B，這是理想的滲層。 2021-9-2449（四）滲硼方法 1固體滲硼 固體滲硼是將工件置于含硼的粉末或膏劑中，裝箱密封，放入加熱爐中加熱到9501050保溫一定時間后
20、，工件表面上獲得一定厚度的滲硼層方法。 這種方法設備簡單，操作方便，適應性強，但勞動強度大，成本高。歐美國家多采用固體滲硼。 2021-9-24502021-9-24512氣體滲硼 與固體滲硼的區(qū)別是供硼劑為氣體。氣體滲硼需用易爆的乙硼烷或有毒的氯化硼，故沒有用于工業(yè)生產(chǎn)。3液體滲硼 也叫鹽浴滲硼。這種方法應用廣泛。它主要是由供硼劑硼砂+還原劑（碳酸鈉、碳酸鉀、氟硅酸鈉等）組成的鹽浴。 4等離子滲硼 等離子滲硼可以用與氣體滲硼類似的介質。這一領域已進行了研究，但還沒有工業(yè)應用的處理工藝。 2021-9-2452五）鋼鐵材料滲硼 最合適的鋼種為中碳鋼及中碳合金鋼。滲硼后為了改善基體的力學性質，應
21、進行淬火+回火處理，但應注意以下幾點： （1）滲硼件應盡量減少加熱次數(shù)并用緩冷。（2）滲硼溫度高于鋼的淬火溫度時，滲硼后應降溫到淬火溫度后再進行淬火。（3）滲硼溫度低于鋼的淬火溫度時，滲硼后應升溫到淬火溫度后再進行淬火。（4）淬火介質仍使用原淬火介質，但不宜用硝鹽分級與等溫處理。（5）滲硼粉中B4C含量對不同鋼種的硼化物層中FeB相影響較大。2021-9-2453滲硼在生產(chǎn)中的應用實例2021-9-2454目前滲硼主要用于耐磨并且兼有一定的耐蝕性方面，例如鉆井用的泥漿泵零件、滾壓模具、熱鍛模具及某些工夾具。近年來，滲硼還逐漸擴大到硬質合金、有色金屬和難熔金屬，例如難熔金屬的滲硼已經(jīng)在宇航設備中
22、獲得應用。滲硼還可用于印刷機凸輪、止推板、各種活塞、離合器軸、壓鑄機料筒與噴嘴、軋鋼機導輥、油封滑動軸、塊規(guī)、閘閥和各種拔絲模等。 2021-9-2455（六）有色金屬滲硼 有色金屬滲硼通常是在非晶態(tài)硼中進行的。 某些有色金屬如鈦及其合金必須在高純氬或高真空中進行，且必須在滲硼前對非晶硼進行除氧。大多數(shù)難熔金屬都能滲硼。 2021-9-2456三、滲碳、滲氮、碳氮共滲 滲碳、滲氮、碳氮共滲等可提高材料表面硬度、耐磨性和疲勞強度，在工業(yè)中有十分廣泛的應用。 （一）滲碳、碳氮共滲 1結構鋼的滲碳 結構鋼經(jīng)滲碳后，能使零件工作表面獲得高的硬度、耐磨性、耐侵蝕、磨損性、接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度，而心
23、部具有一定強度、塑性、韌性的性能。常用的滲碳方法有三種： 2021-9-2457（1）氣體滲碳 氣體滲碳是目前生產(chǎn)中應用最為廣泛的一種滲碳方法，它是在含碳的氣體介質中通過調節(jié)氣體滲碳氣氛來實現(xiàn)滲碳目的的。 工業(yè)上一般有井式爐滴注式滲碳和貫通式氣體滲碳兩種。 2021-9-2458（2）鹽浴滲碳 液體滲碳是將被處理的零件浸入鹽浴滲碳劑中，通過加熱使?jié)B碳劑分解出活性的碳原子來進行滲碳。如Na2CO37585、NaCl1015、SiC815 就是一種熔融的滲碳鹽浴配方。10鋼在950保溫3h后可獲得總厚度為1.2mm的滲碳層。 2021-9-2459（3）固體滲碳固體滲碳是一種傳統(tǒng)的滲碳方法，它使用
24、固體滲碳劑。在固體滲碳中，膏劑滲碳具有工藝簡單方便的特點，主要用于單件生產(chǎn)、局部滲碳或返修使用。為了提高滲碳速度而引進了快速加熱滲碳法、真空、離子束滲碳等先進的工藝方法，它們均能提高滲碳速度和滲碳質量。 2021-9-2460 2高合金鋼的滲碳 工具鋼經(jīng)滲碳后，其表面具有高強度、高耐磨性和高熱硬性。與傳統(tǒng)的模具鋼制造的工具相比，壽命可得到提高。 2021-9-24613碳氮共滲 液體碳氮共滲以往稱氰化。碳氮共滲比滲碳溫度低（700880），變形小，且由于氮的滲入提高了滲碳速度和耐磨性。 2021-9-2462（二）滲氮、氮碳共滲 滲氮、氮碳共滲是在含有氮，或氮、碳原子的介質中，將工件加熱到一定
25、溫度，鋼的表面被氮或氮、碳原子滲入的一種工藝方法。滲氮工藝復雜，時間長，成本高，所以只用于耐磨、耐蝕和精度要求高的耐磨件，如發(fā)動機汽缸、排氣閥、閥門、精密絲桿等。2021-9-2463鋼經(jīng)滲氮后獲得高的表面硬度，在加熱到500時，硬度變化不大，具有低的劃傷傾向和高的耐磨性，可獲得500MPa1000MPa的殘余壓應力，使零件具有高的疲勞極限和高耐蝕性。在自來水、潮濕空氣、氣體燃燒物、過熱蒸汽、苯、不潔油、弱堿溶液、硫酸、醋酸。正磷酸等介質中均有一定的耐蝕性。 2021-9-24641滲氮的分類 （1）低溫滲氮 低溫滲氮是指滲氮溫度低于600的各種滲氮方法, 滲氮層的結構主要決定于Fe-N相圖。
26、其主要滲氮方法有氣體滲氮、液體滲氮、離子滲氮等。2021-9-2465低溫滲氮主要用于結構鋼和鑄鐵。目前廣泛應用的是氣體滲氮法。把需滲氮的零件放入密封滲氮爐內，通入氨氣，加熱至500600，氨發(fā)生以下反應： 2NH33H22N 生成的活性氮原子N滲入鋼表面，形成一定深度的氮化層。 2021-9-2466根據(jù)FeN相圖，氮溶入鐵素體和奧氏體中，與鐵形成相（Fe4N）和相（Fe2-3N），也溶解一些碳。滲氮后，工件最外層是白色相或相，次外層是暗色共析體層。 2021-9-2467（2）高溫滲氮。高溫滲氮是指滲氮溫度高于共析轉變溫度（6001200）下進行的滲氮。主要用于鐵素體鋼、奧氏體鋼、難熔金屬
27、（Ti、Mo、Nb、V等）的滲氮。 2021-9-24682各種材料滲氮 (1)結構鋼滲氮 任何珠光體類、鐵素體類、奧氏體類以及碳化物類的結構鋼都可以滲氮。為了獲得具有高耐磨、高強度的零件，可采用滲氮專用鋼種（38CrMoAl）。近年來出現(xiàn)了不采用含鋁的結構鋼的滲氮強化。結構鋼滲氮溫度一般選在500550左右，滲氮后可明顯提高疲勞強度。 2021-9-2469（2）高鉻鋼滲氮工件經(jīng)酸洗或噴砂去除氧化膜后才能進行滲氮。為了獲得耐磨的滲層，高鉻鐵素體鋼常在560600進行滲氮。滲氮層深度一般不大于0.12mm0.15mm。2021-9-2470（3）工具鋼滲氮高速鋼切削刃具短時滲氮可提高壽命0.5
28、1倍。推薦滲層深度為0.01mm0.025mm，滲氮溫度為510520。 2021-9-2471（4）鑄鐵除白口鑄鐵、灰鑄鐵、不含AI、Cr等合金鑄鐵外均可滲氮，尤其是球墨鑄鐵的滲氮應用更為廣泛。 （5）難熔合金也可以進行滲氮，用于提高硬度、耐磨性和熱強性。 2021-9-2472（6）鈦及鈦合金離子滲氮，經(jīng)850后可得到TiN，層深為0.028mm，硬度可達800HV1200HV。（7）鉬及鉬合金離子滲氮，經(jīng)1150以上溫度滲氮1h，滲氮層深度達150m，硬度達300HV800HV。（8）鈮及鈮合金滲氮，在1200滲氮可得到硬度2400HV的滲氮層。2021-9-2473四、滲金屬 滲金屬方
29、法是使工件表面形成一層金屬碳化物的一種工藝方法，即滲入元素與工件表層中的碳結合形成金屬碳化物的化合物層，如（Cr、Fe）7C3、VC、NbC、TaC等，次層為過渡層。此類工藝方法適用于高碳鋼，滲入元素大多數(shù)為W、Mo、Ta、V、Nb、Cr等碳化物形成元素。為了獲得碳化物層，基材的碳的質量分數(shù)必須超過0.45。 2021-9-2474五、滲其他元素 （一）滲硅 滲硅是將含硅的化合物通過置換、還原和加熱分解得到的活性硅，被材料表面所吸附并向內擴散，從而形成含硅的表層。 滲硅的主要目的是提高工件的耐蝕性、穩(wěn)定性、硬度和耐磨性。 2021-9-2475（二）滲硫 低溫電解滲硫主要用于經(jīng)滲碳淬火、滲氮后
30、淬火或調質的工件。 滲層FeS膜厚度為5m15m。若處理不當，除FeS外，可出現(xiàn) FeS2、FeSO3相，使減摩性能明顯降低。 2021-9-2476（三）多元共滲 1.多元滲硼 多元滲硼是硼和另一種或多種金屬元素順序進行擴散的化學熱處理。 2氧氮共滲 氧氮共滲又稱氧氮化，是一種加氧的滲氮工藝。2021-9-2477氧氮共滲氧氮共滲所采用的介質有氨水（氨最高質量分數(shù)可達35.28）、水蒸氣加氨氣、甲酸氨水溶液或氨加氧。氧氮共滲后鋼材表面形成氧化膜和氮的擴散層。氧化膜為多孔的Fe3O4，有減摩作用，抗粘著性能好。擴散層提高了表層硬度，也提高了耐磨性。因此，氧氮共滲兼有蒸汽處理和滲氮的雙重性能，能明顯提高刀具和某些結構件的使用壽命。目前，氧氮共滲主要用于高速鋼切削刀具的表面處理。2021-9-2478
第六章第三節(jié) 金屬表面化學熱處理
