碳钢及合金钢经渗铬或渗钒处理

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淬火、渗氮、镀铬

1、材料能否淬火与含碳量有关，含碳量高的可以直接淬火，含碳量低的需要进行渗碳处理以提高需淬火层的含碳量才可以进行淬火处理。

注意：淬火只可以进行一次！！因为淬火后材料组织结构会发生变化，形成稳定的结构。

再遇到高温会使材料的内应力导致材料碎裂。

2、渗氮主要用于粉末冶金或是轴承钢等特殊材料的表面处理，以增加材料的表面硬度，但硬度比不上淬火的硬度。

然而由于氮的元素稳定性，所以对于材料的表面要求高而硬度要求一般的情况下通常采用渗氮处理。

3、镀铬用于一般的材料表面处理，用途为防锈和增加美观。

4、35、45材料由于含碳量已经足够了不需要进行渗碳处理，可以直接进行淬火处理。

35材料的淬火温度最高可以到50HRC左右，45材料可以到55HRC 以上。

相同材料淬火的硬度主要决定于淬火后回火的时间和回火温度。

回火时间越短，回火温度越低，淬火后的硬度越高。

但淬火的硬度越高材料越脆，韧性越低。

所以硬度的选择是足够就好。

如果需要高硬度可以采用65、70材料这些含碳量高的材料或是采用含Cr的材料，如40Cr、20CrMnTi等1、淬火多数针对整体材料；2、整体淬火后仍然可能中心最里面材料组织结构不好，比如硬脆等，因此采用低碳钢表面渗碳渗氮；3、渗碳渗氮除了增加材料的表面硬度外，耐磨性提高很多；4、镀铬有亮铬和硬铬2种，除了防锈和增加美观外，可以用来修补材料的磨损等。

补充一点，镀铬有两种的，一种是装饰铬，一种是硬铬，这种12楼的已经说了，其实镀硬铬是比较好的一种增加表面硬度的方法，但是它的优缺点很多，所以好多情况下都没采用。

优点：一、表面光洁度好；二、不会生锈，一点锈斑都不会有；三、镀的过程中原零件变形小；四、如果零件尺寸不到位，可以通过加几丝铬来达到尺寸（如12楼所说的修补，当然了，这是优点，也是个缺点，所以要镀铬的零件都要放余量了）；五、表面比较美观。

缺点：一、价格高，不光镀的费用高，而且镀后还要再加工；二、不适合表面比较复杂的零件；三、厚度太薄，一般只有0.05-0.15mm左右；四、对零件表面的光洁度要求比较高。

碳钢及铁合金表面处理方法

碳钢及铁合金表面处理方法
[方法1]
脱脂常用溶剂：三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯、汽油、苯、无水乙醇。

[方法2]
喷砂或砂布打磨后脱脂。

[方法3]
在10%水玻璃水溶液中于60°C下浸渍10-15min，然后水洗，干燥。

[方法4]
在18%盐酸水溶液中于室温下浸渍5-10min，用冷水冲洗，蒸馏水洗净，并在93°C下干燥10min。

[方法5]
在等量的浓磷酸和甲醛的混合液中于60°C处理10min，然后水洗，干燥。

[方法6]
去油污后，在3.5%的氢氧化钠溶液中于60°C浸渍20min，用冷水冲洗，再在5%的硝酸溶液中光化10min，用冷水冲洗，然后浸渍于下述溶液中：
重铬酸钠7.5 硫酸24 水77
65°C下浸渍20min后，用60°C热水洗涤，再用冷水洗净，在70°C下干燥。

[方法7]
在下述溶液中71-77°C浸渍10min：
重铬酸钠4 硫酸（d=1.84 ）10 水30
经水洗，蒸馏水洗净，在93°C烘干。

[方法8]
在下述溶液中于60-65°C浸渍5min：
硅酸钠30 烷基芳基磺酸钠 3 水967
经水洗，热蒸馏水洗净，在100-105°C干燥。

[方法9]
在下述溶液中于60°C下浸渍10min：
磷酸（88%）10 乙醇20
经流水冲去炭渣，蒸馏水洗净，在120°C下干燥30min。

合金钢表面渗氮处理

合金钢表面渗氮处理合金钢表面渗氮处理是一种常用的表面强化技术，通过在合金钢表面形成一层富氮的硬脆化层，能够显著提高合金钢的硬度、耐磨性和耐蚀性等性能。

本文将从合金钢的渗氮原理、渗氮工艺以及渗氮处理后的性能改善等方面进行介绍。

一、合金钢渗氮的原理合金钢渗氮是指在合金钢表面通过高温氨气气氛中进行渗氮处理，使氮原子在合金钢表面扩散并溶解于铁基体中，形成一层富氮的固溶层。

渗氮过程中，氮原子与钢中的合金元素发生化学反应，形成氮化物，这些氮化物具有良好的硬度和耐磨性，从而提高了合金钢的表面硬度和耐磨性。

二、合金钢渗氮的工艺合金钢渗氮一般采用气体渗透法或离子渗透法。

气体渗透法是将合金钢置于一定温度下的氨气气氛中，通过氨气的渗透作用使氮原子扩散到合金钢表面，并在表面形成一层氮化物。

离子渗透法是利用离子源将氮原子离子注入合金钢表面，形成富氮的固溶层。

合金钢渗氮的工艺参数包括温度、渗氮时间和渗氮气氛的控制。

温度是控制渗氮层深度和硬度的重要参数，一般温度在550℃-600℃之间。

渗氮时间与渗透层的厚度有关，一般在数小时至十几小时之间。

渗氮气氛的选择要根据具体的合金钢材料和要求来确定，常用的有氨气和混合气氛。

三、合金钢渗氮处理后的性能改善合金钢经过渗氮处理后，表面形成了一层氮化物，这些氮化物具有很高的硬度和耐磨性，能够显著提高合金钢的表面硬度和耐磨性。

同时，渗氮处理还能够提高合金钢的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长合金钢的使用寿命。

渗氮处理后的合金钢在摩擦、磨损和腐蚀等方面表现出优异的性能。

渗氮层硬度高，能够有效抵抗磨损和划伤，提高合金钢的抗磨损性能。

渗氮层对于腐蚀介质的侵蚀能力较强，能够有效抵抗酸碱腐蚀和氧化腐蚀，提高合金钢的耐蚀性能。

此外，渗氮处理还能够提高合金钢的表面光洁度和装饰性能，使其更具美观性。

合金钢表面渗氮处理是一种有效的表面强化技术，能够显著提高合金钢的硬度、耐磨性和耐蚀性等性能。

通过合理控制渗氮工艺参数，可以获得理想的渗氮效果。

H13模具钢低温盐浴碳氮钒共渗工艺

H13 模具钢低温盐浴碳氮钒共渗工艺
广东工业大学( 广东广州 510643) 王桂棠刘湘杰
[ 摘要] 提出了 H13 钢的一种新的表面强化工艺 ) ) ) 低温盐浴碳氮钒共渗。研究了经 560e 左右盐浴碳氮钒共渗后的 H13 钢试样的显微组织、硬度与相组成。生产试用的结果表明, 与气体低温氮碳共渗相比, 经上述工艺处理后热挤压模具的平均寿命可提高 1 倍以上。
收稿日期: 1998年 3 月 17 日
损, 型材的外观质量也不够高。为进一步提高模具的使用寿命, 进行了
低温盐浴中的碳氮钒共渗工艺试验, 结果令人满意。
2 试验原理与方法低温盐浴氮碳共渗是一种传统、成熟的
工艺 [1 ] 。如在盐浴配制成分中加入适当的含钒剂与还原剂及活性剂等, 则可实现钒与氮、碳的共渗。在以尿素和碳酸盐为主的盐浴中,
313 渗层中的元素分布用 IMIX- Ò C 能谱仪及 JCXA- 773 电子
探针分析了试样的表层成分。图 4 为在 560 e 共渗 3h 的试样中钒元素的线扫描照片, 由该图可看到钒元素的分布状况。在共渗温度较高、时间较长时元素的渗入深度较大。图中的高钒峰是由尺寸较大的富钒的碳氮化物粒子所造成的。图 5 至图 7 是试样不同部位的点分析谱图。图 5 对应距表面 2~ 3Lm 处的成分。图 6 为距表面 70Lm 处的成分。图 7 对应于心部的原始成分。点分析的结果与线扫描的结果基本吻合。用无标样半定量分析法进行计算的结果表明, 试样表面处的含钒量为 1. 6% 左右。
5模具工业6 1998. No. 9 总 211
neer、UG Ò等, 也要在处理该类叶片的输入和计算上花费较多时间。即使与同在微机环境上使用的 CAM 软件 Master CAM5. 0 相比, 则要大大节约时间上的消耗。同时, 该算法直接避免了干涉, 因此不需要单独进行干涉检查, 特别适应于增压器类叶片模具的数控加工。由于我们机床的限制, 仅能用四坐标进行加工, 但该方法也同样可以用于五坐标的数控加工。

高碳钢的热处理有哪些方法

高碳钢的热处理有哪些方法高碳钢是一种碳含量较高的钢材，具有优良的机械性能和磨耗性能。

为了进一步改善高碳钢的性能，常常需要进行热处理。

热处理是通过加热和冷却过程改变材料的结构和性能的方法。

下面将介绍几种常见的高碳钢热处理方法。

1. 碳化处理：碳化处理是高碳钢热处理中的一种常见方法。

碳化处理通过在高温下使钢材中的碳元素与铁元素相互作用，形成高硬度的碳化物，从而提高材料的硬度和耐磨性。

碳化处理一般分为两种：渗碳处理和固溶碳处理。

渗碳处理是将高碳钢材浸入含有碳元素的介质中，使碳元素渗透到钢材表面形成碳化层。

常用的渗碳处理方法有气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳。

渗碳处理可以使高碳钢的表面硬度和耐磨性大幅提高。

固溶碳处理是在高温下将高碳钢加热至固溶温度，使碳元素溶解到铁晶格中，然后迅速冷却。

固溶碳处理可以提高高碳钢的强度和韧性，但不会改变材料的硬度。

2. 淬火处理：淬火是高碳钢热处理中的一种重要方法。

淬火是指将高碳钢加热至临界温度以上，然后迅速冷却，使钢材的结构发生相变，形成马氏体。

马氏体具有高硬度和脆性，可以提高高碳钢的硬度和强度。

淬火的冷却介质常用水、油和盐等。

淬火过程中需要控制冷却速度，以避免产生过多的残余应力和裂纹。

同时，淬火后的高碳钢通常需要进行回火处理，以降低材料的脆性，提高韧性。

3. 回火处理：回火是高碳钢热处理中的一种常见方法。

回火是指将已经淬火的高碳钢加热至适当温度，保持一段时间后冷却。

回火的目的是通过改变材料的组织结构，降低硬度和脆性，提高韧性和塑性。

回火温度和时间的选择是关键，不同的回火条件会产生不同的效果。

一般来说，高回火温度和长回火时间可以降低材料的硬度和强度，提高韧性和塑性；而低回火温度和短回火时间可以保持较高的硬度和强度，但会降低韧性和塑性。

4. 磁化处理：磁化处理是一种较新的高碳钢热处理方法。

磁化处理通过施加磁场改变高碳钢的磁性，从而改变材料的组织结构和性能。

磁化处理可以提高高碳钢的硬度、耐磨性和疲劳寿命。

合金钢表面渗氮处理

合金钢表面渗氮处理合金钢表面渗氮处理是一种常用的表面改性技术，通过在合金钢表面渗入氮元素，可以显著提高合金钢的硬度、耐磨性和耐蚀性。

本文将从合金钢表面渗氮处理的原理、方法以及应用等方面进行探讨。

一、合金钢表面渗氮处理的原理合金钢表面渗氮处理的原理主要是利用氮原子与合金钢中的铁元素发生化学反应，形成硬度较高的氮化物层，从而提高合金钢的硬度和耐磨性。

氮化物层的硬度通常比合金钢基体的硬度高出几倍甚至几十倍，能够有效地提高合金钢的表面硬度和耐磨性。

1. 氨气渗氮法：将合金钢件放置在含有氨气的渗氮箱中，经过高温处理，使氨气分解并渗入合金钢表面，形成氮化物层。

2. 氮化物溶液渗氮法：将合金钢件浸入含有特定氮化物溶液的渗氮槽中，通过高温处理使溶液中的氮化物渗入合金钢表面。

3. 离子渗氮法：利用离子束轰击合金钢表面，使氮原子从离子束中沉积在合金钢表面，形成氮化物层。

三、合金钢表面渗氮处理的应用合金钢表面渗氮处理广泛应用于各个领域，主要包括以下几个方面：1. 模具制造：合金钢表面渗氮处理可以显著提高模具的硬度和耐磨性，延长模具的使用寿命。

2. 汽车零部件：合金钢表面渗氮处理可以提高汽车零部件的耐磨性和耐腐蚀性，增加其使用寿命。

3. 工具制造：合金钢表面渗氮处理可以提高工具的硬度和耐磨性，使其更加适合高强度切削加工。

4. 轴承制造：合金钢表面渗氮处理可以提高轴承的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，减少能量损失。

5. 航空航天领域：合金钢表面渗氮处理可以提高航空航天零部件的耐磨性和耐蚀性，提高其在恶劣环境下的使用性能。

四、合金钢表面渗氮处理的优点和局限性合金钢表面渗氮处理具有以下优点：1. 可以显著提高合金钢材料的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。

2. 处理过程简单，操作方便，适用于大批量生产。

3. 处理后的合金钢表面光洁度高，具有较好的装饰性。

然而，合金钢表面渗氮处理也存在一定的局限性：1. 渗氮层深度有限，一般在几十微米到几百微米之间，无法满足某些特殊应用的需求。

冶炼化工设备常用金属材料腐蚀原因与预防措施

冶炼化工设备常用金属材料腐蚀原因与预防措施冶炼化工设备承受着与其所处理的环境极为恶劣的化学物质和高温高压等严苛条件，由此导致的腐蚀问题是不可避免的。

为了维持设备的安全、高效稳定地运行，必须选用合适的金属材料，并采取针对性的防腐措施，以延长设备的使用寿命，并减少维护保养成本。

常见的冶炼化工设备金属材料有不锈钢、碳钢、合金钢、铜、铝、镍等等，它们能够满足不同环境下的使用要求，但是由于化学特性、配料、加工工艺等原因，以下是常用金属材料的腐蚀原因及预防措施：1. 不锈钢不锈钢一般具有较高的耐腐蚀性能，但是在一些特定环境下，如含氯离子的环境中，仍然会发生腐蚀。

其腐蚀机制主要是氯离子发生还原反应，从而将钢中的铬离子还原成钝化层无法形成的氯化铬离子。

为了预防不锈钢腐蚀，可采取以下措施：（1）减少氯离子的含量，如加入酸洗中和剂等；（2）提高钢材中铬的含量，并使其形成良好的钝化层；（3）加大氧化反应材料与环境的接触面积。

2. 碳钢碳钢在空气中容易被氧化，形成锈蚀。

其在有机酸、弱碱和水等介质中也容易腐蚀，主要原因是这些介质中含有氧化剂或酸、碱等物质。

为了预防碳钢的腐蚀，需要采取以下措施：（1）表面保护处理，如镀锌、喷涂等；（2）选择合适的涂层材料，如聚合物涂层；（3）采用阴极保护、阳极保护等技术，对其进行防腐蚀处理。

3. 合金钢合金钢一般具有优良的耐腐蚀性，在一些特定环境下也会发生腐蚀。

其主要原因是钢材成分测定时出现误差，使得含硫、含氢等化合物过高，其中的硫化物、氢氧化物和氨腐蚀了钢材表面。

为了预防合金钢的腐蚀，可采取以下措施：（1）严格控制钢材的成分，避免出现误差；（2）加强设备降温、冷却，降低钢材表面腐蚀率；（3）采用高效的腐蚀抑制剂进行防腐蚀处理。

4. 铜铜具有良好的导热、导电性能，但是其易受氧化、硫化、氯化物等化学物质的腐蚀，其表面也容易出现绿色的“铜绿”氧化物。

为了预防铜的腐蚀，可采取以下措施：（1）采用优质的铜材料，控制其杂质含量；（3）加大气体排放量和通风量，减少环境中的酸碱物质、氧化物浓度。

渗金属工艺学

▪ 渗金属的方法有固体法、液体法、气体法、离子法等，我国常用的是液体法和固体法，而气体法在前苏联等国家应用较多。各种方法及特点见表1-1
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表1-1 各种渗金属方法和特点
方法粉末法
膏剂法
硼砂熔盐法
中性熔盐法
电解熔盐法
气体法
离202子4/法1/3
渗剂组分
特
点
金属粉或金属化合物和还原剂一般装箱在高温箱式炉、井式炉中进行（如：铝粉）卤化铵、氧化铝等加热保温。装箱和出炉时劳动强度大
渗钒
VC或 VC+V2C
渗铌 NbC
渗钽
渗钛
TiC TaC
TiC+Fe2Ti
钢件渗金属形成的碳化物型渗层致密，与基体的界面呈直线状。
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三. 渗金属的性能
▪ 钢的碳化物覆层的共同特点是硬度高、耐磨性和、耐蚀性好，表1-10是几种碳化物覆层与渗硼、一般淬火处理的性能对比。
▪ 表1-10 几种碳化物覆层与其他处理方法的性能对比
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表1-2 常见的固体渗剂成分和工艺参数
渗剂成分（质量分数）
温度／℃
50Cr,48%~49%Al2O3,1%~2%NH4 980~1100 Cl
73.5%Cr,23%Al2O3,2%NH4Cl,H2 1050
60%铁钒合金粉（含钒30%） +40%Al2O3
1100
15%Nb+10%Na3AlFe6+1%Al+硼 1000 砂余量，醇酸清漆
以Na2B4O7为基，金属（扩散元在电解坩埚盐浴炉中渗金属，熔盐稳定，
素）板作为阳极

促进渗硼、渗铬和渗钒的原因探讨

促进渗硼、渗铬和渗钒的原因探讨:钢的含碳量高,渗铬和渗钒的速度快。

因为渗铬、渗钒过程都属反应扩散,其渗层都是由铬或钒的碳化物组成。

文献指出,含碳约0、7%至0、8%的钢渗铬速度最快。

20Cr和20CrMnTi钢氮碳共渗后加快渗铬和渗钒速度,尚可用共渗后钢的含碳量(以及含氮量)增加来解释,但渗碳可以加速渗硼就完全无法解释了。

钢的含碳量愈高渗硼速度愈慢,是早已定论的渗硼规律。

要想解释渗碳后渗硼速度增大的事实,只能从渗碳得到的高碳渗层与一般高碳钢的组织差别找答案。

一般高碳钢中碳的分布是均匀的(渗硼温度下的奥氏体状态),而渗碳层的碳分布是不均匀的,存在着浓度梯度。

在渗硼处理的温度下,有浓度梯度的渗碳层必然进行碳元素向心部的定向扩散。

这种碳的定向扩散通量,促进了硼的扩散,从而使渗硼速度加快。

1962年J.W.Cahn和W.C.Hagel曾指出:一种元素的扩散通量对另一种元素(指扩散元素———引者注)扩散通量变化的作用,料想是很小的,从来没有测量过。

根据试验结果,在钢材进行渗硼、渗铬和渗钒过程中,如果存在碳、氮原子的定向扩散通量,将对硼、铬和钒原子在奥氏体中的扩散有重大影响,能显著增大硼、铬和钒在奥氏体中的扩散系数,提高钢材表面硼化物、铬化物和钒化物的形成速度。

渗硼、渗铬和渗钒都是反应扩散,反应扩散的过程是渗入元素首先溶于被渗金属中,当它超过溶解度时就形成新相层。

所谓渗硼、渗铬和渗钒深度都是指这些新相层厚度。

与新相层相邻的为过渡区,即扩散元素(渗入元素)在γ-Fe中的固溶区。

如果试样预先渗碳或N-C共渗,在过渡区内将同时存在碳、氮和渗入元素的浓度梯度。

在高温下,碳、氮原子向心部方向扩散的瞬间,将会把与其邻接的铁原子推挤至高能不稳定状态,这无疑有利于铬或钒原子和高能态的铁原子交换位置,使铬或钒原子向心部方向进行置换扩散变得容易,也就是说能与奥氏体形成间隙固溶体且扩散系数较大的碳或氮的扩散,加快了铬和钒在过渡区的扩散速度。

钢的渗碳和渗氮

钢的渗碳---就是将低碳钢在具有丰富碳的介质中加热到高温(一般为900--950C),使活性碳原子渗入钢的表面,以获得高碳的渗层组织。

随后经淬火和低温回火,使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力,而心部仍保持足够的强度和韧性。

渗碳钢的化学成分特点:(1)渗碳钢的含碳量一般都在0.15--0.25％范围内,对于重载的渗碳体,可以提高到0.25--0.30％,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。

但含碳量不能太低,否则就不能保证一定的强度。

(2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性,细化晶粒,强化固溶体,影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。

在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。

常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类。

(1)碳素渗碳钢中,用得最多的是15和20钢,它们经渗碳和热处理后表面硬度可达56--62HRC。

但由于淬透性较低,只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等。

(2)低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。

(3)中合金渗碳钢如20Cr2Ni4、18Cr2N4W、15Si3MoWV等,由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性,主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件,如航空发动机的齿轮、轴等。

固体渗碳;液体渗碳;气体渗碳---渗碳温度为900--950C,表面层w(碳)为0.8--1.2％,层深为0.5--2.0mm。

渗碳后的热处理---渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料。

渗碳只能改变工件表面的含碳量,而其表面以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现。

渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火。

淬火的目的是使在表面形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织。

低温回火温度为150--200C 。

碳钢防锈处理方法

碳钢防锈处理方法
碳钢是一种常用的金属材料，但是它容易被氧化，从而失去其原有的
力学性能和美观度。

因此，防锈处理非常重要。

下面是一些常用的碳
钢防锈处理方法：
一、表面处理
1.化学处理法：碳钢表面可以使用酸洗或者碱洗来清洁和去除生锈。

酸洗可以用稀有酸和酸性洗涤剂，但要注意酸性太强也会导致腐蚀。

碱洗可以用钠或钾液，能够清除酸介质残留。

处理后，要用清水冲洗
干净，并晾干或吹干。

2.机械处理法：碳钢表面可以使用机器打磨或喷砂来清洁和去除生锈。

机器打磨要使用清洁的磨片，喷砂则要注意砂粒大小和压力是否合适，过大过小都会影响效果。

处理后，必须用高压风吹干水分和残余砂粒。

二、化学涂层
1.镀锌: 镀锌能够使碳钢表面形成一层锌层，锌和空气隔离，从而能够
有效地防止氧化和腐蚀。

镀锌有热镀锌和电镀锌，热镀锌常用于大型
工件，电镀锌则常用于小型金属件。

2.涂层: 涂层分为溶液涂层和粉涂层。

前者是将防锈液溶于溶剂中，涂抹在碳钢表面上，随着溶剂的挥发，防锈液沉积在表面上。

后者则是通过静电吸附将粉末粘到碳钢表面上，再经高温加热使其固化形成防锈层。

三、油脂涂层
1.矿物油: 矿物油是一种简单易行的防锈液体，能够在碳钢表面形成一层油膜，阻隔空气和水的接触，从而减少氧化反应。

2.脂类: 脂类可以保护碳钢表面，在接触空气和水的情况下也能够防止铁离子与其他物质形成化学反应，进一步减少腐蚀。

以上是一些常用的碳钢防锈处理方法，选择合适的方法取决于碳钢所在的环境和使用条件，以及处理后期望达到的效果。

合金钢粗钢的表面渗碳与渗硅行为分析

合金钢粗钢的表面渗碳与渗硅行为分析合金钢是一种具有高强度和优异耐磨性能的金属材料。

在许多工业领域，合金钢广泛应用于制造汽车零部件、航空航天设备、建筑结构等重要领域。

其中，合金钢的表面渗碳与渗硅技术是提高合金钢综合性能的重要方法之一。

本文将对合金钢粗钢的表面渗碳与渗硅行为进行分析。

表面渗碳是指将碳元素引入合金钢表面，形成碳化物层，从而提高合金钢的硬度、耐磨性和抗疲劳性能。

常用的表面渗碳方法包括气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳等。

在这些方法中，气体渗碳是最常见的方法之一。

它通过将含有碳的气体（如一氧化碳和甲烷）引入加热的合金钢中，在一定温度和时间条件下，使碳元素渗透到合金钢表面。

渗透过程中，碳元素与合金钢中的铁原子结合，形成碳化物层。

这种碳化物层硬度高，能够提供良好的耐磨性和抗腐蚀性。

除了渗碳，渗硅也是一种常见的表面处理方法。

渗硅是将硅元素引入合金钢表面，形成硅化物层。

硅化物具有较高的硬度和耐磨性，对于提高合金钢的工作寿命和耐蚀性能具有重要作用。

常用的渗硅方法包括热浸渗硅、热扩散渗硅和涂硅等。

其中，热浸渗硅是较常用的方法，它通过将合金钢置于硅粉中，在高温条件下，硅元素渗透到合金钢表面，形成硅化物层。

表面渗碳与渗硅行为受多个因素的影响。

首先，温度是影响渗碳和渗硅行为的重要因素。

在一定温度范围内，渗碳和渗硅的速率会随温度的升高而增加。

然而，过高的温度可能导致材料的变形或不均匀渗层，因此选择适宜的温度非常重要。

其次，渗碳和渗硅时间也是影响渗层质量的因素。

适当的渗层时间可以保证渗层的厚度和均匀性。

最后，渗碳和渗硅介质的选择也会影响渗层性能。

不同的介质具有不同的化学成分和渗透能力，因此需要根据具体要求选择合适的渗层介质。

除了温度、时间和介质，合金钢的化学成分与组织结构也对渗碳和渗硅行为有影响。

合金钢中的合金元素可以影响渗层的厚度和硬度。

例如，添加钼、钴、钛等合金元素可以提高渗层的硬度和耐磨性。

此外，合金钢的晶粒尺寸和晶界分布也会影响渗层的形成和性能。

金属热处理,渗碳,渗氮,发黑发蓝等处理

金属热处理，渗碳，渗氮，发黑发蓝等处理金属热处理，渗碳，渗氮，发黑发蓝等处理金属热处理:1.金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。

2.金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。

其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

3.钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。

另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

4.热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。

这些过程互相衔接，不可间断。

5.加热是热处理的重要工序之一。

金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。

电的应用使加热易于控制，且无环境污染。

利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

6.金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。

金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

7.加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。

加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。

另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。

采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

8.冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。

碳钢表面共渗金属技术及应用

属材料表面制备金属层的方法。渗层与基材之间
用于耐碳酸、化镁、酸钡和硫酸钠等介质的防氯硫腐蚀。日本为增加混凝土结构强度，少海水侵减
蚀，在金属构件表面采用铝、、、、、、和硅钛钼锌铬锆
绍了铝钼共渗钢的抗高温硫、环烷酸的性能和铝钛共渗钢的耐湿硫化氢腐蚀的性能以及两者的焊接性能，阐述了共渗钢的工业应用情况和应用范围。并对共渗钢未来的推广应用作了展能工业应用
中图分类号：Ｇ５．Ｔ１６８
第２７卷
伊轻等中东含硫原油的中国石化镇海炼油化工股
份有限公司８Ｍｔａ Ⅲ套常减压蒸馏装置的多部／第位挂片，试验时间为２００１年３月至２００３年３月。铝钼共渗钢、渗铝钢在高温段与低温段的耐蚀性能有较大的差异，图４见。温度在２０ｃ５ｃ以上改性材
面制备钛化合物涂层，钢铁增加防腐蚀性。德国使采用钼、、和硼的多元粉末共渗技术，钛铬其共渗钢
渗金属就是采用加热扩散的方法，一种或多使
种金属渗入工件表面，成表面合金层，形成的形所
表面合金层通常称为渗层或扩散渗层Ｊ。渗金属和电镀、喷镀、化学镀等一样，都是在金
蚀等性能。在共渗技术中即使采用性能优异的贵
重、稀有元素，也不会显著提高成本，具有较高的技术经济价值。

渗金属5-6

5.6 渗金属渗金属方法和前述渗硼法相类似，根据所用渗剂聚集状态不同，可分固体法、液体法及气体法。

一、固体法渗金属最常用的是粉末包装法，把工件、粉末状的渗剂、催渗剂和烧结防止剂共同装箱、密封、加热扩散而得。

这种方法的优点是操作简单，无需特殊设备，小批生产应用较多，如渗铬、渗钒等。

缺点是产量低，劳动条件差，渗层有时不均匀，质量不易控制等。

例：固体渗铬，渗剂为100～200目铬铁粉(含Cr65％)(40—60)％+NH4C(12—3)％，其余为Al2O3,渗铬过程如下进行：当加热至1050℃的渗铬温度时，氯化铵分解形成HCl，HCl与铬铁粉作用形成CrCl2，在CrCl2迁移到工件表面时，分解出活性铬原子[Cr]渗入工件表面。

与此同时，氯与氢结合成HCI，HCI再至铬铁粉表面形成CrCl2，并重复前述过程而达到渗铬目的。

二、液体法渗金属可分两种，一种是盐浴法，一种是热浸法。

目前最常用的盐浴法渗金属是日本丰田汽车公司发明的T．D．法。

它是在熔融的硼砂浴中加入被渗金属粉末，工件在盐浴中被加热，同时还进行渗金属的过程。

以渗钒为例：把欲渗工件放人(80—85)％Na2B407＋20～15)％钒铁粉盐浴中，在950℃保温3—5小时，即可得到一定厚度(几个微米到20微米)的渗钒层。

该种方法的优点是操作简单，可以直接淬火；缺点是盐浴有比重偏析，必须在渗入过程中不断搅动盐浴。

另外，硼砂的PH值为9，有腐蚀作用，必须及时清洗工件。

热浸法渗金属是较早应用的渗金属工艺，典型的例子是渗铝。

其方法是：把渗铝零件经过除油去锈后，浸入780土10℃熔融的铝淬中经15—60分钟后取出，此时在零件表面附着一层高浓度铝覆盖层，然后在950～1050℃温度下保温4—5小时进行扩散处理。

为了防止零件在渗铝时铁的溶解，在铝液中应加入10％左右的铁。

铝液温度之所以如此选择，主要考虑温度过低时，铝液流(请观看渗TiN的视频演示）动性不好，且带走铝液过多。

各种渗层比较解读

各样渗层的比较比较渗碳渗氮项目在保持部件的心在保持部件的心部拥有高的强韧部拥有高的强韧性的同时，提升性的同时，提升目的表面的硬度、耐表面的硬度、耐磨性及疲惫强度磨性、疲惫强度、抗咬合性及改良耐蚀性原子0.091 nm 0.075 nm半径渗温900~950 480~560 /℃渗时几小时到十几小数十到 100 小时时渗层0.5~3.5mm 0.5mm 左右厚度C and/or0.7％ ~0.9％小于 11% N 含量网状碳化物 + 珠ε 相，γ1相和α渗层光体→珠光体→相珠光体 +铁素体组织渗后淬火 +低温回火无热办理渗层56~64HRC 950~1200HV 硬度常用固：木炭，碳酸渗剂盐，粘结剂比渗氮工艺的渗渗氮层的机械性层厚，可蒙受重能比渗碳层的长处载荷；工艺时间好；渗氮温度低，短；渗前不需要渗后不进行淬火调质办理办理，工件变形小；渗氮温度低硬度和耐磨性不渗氮层较薄、且如渗氮层高；渗脆性大，不可以承碳温度高，工件受太大的接触应弊端变形大；渗后往力和高的冲击载往需要淬火办理荷；渗氮时间长，生产率低，成本较高其余氮碳共渗在保持部件的心部拥有高的强韧性的同时，提升表面的硬度、耐磨性、疲惫强度、抗咬合性及改良耐蚀性———570左右数小时0.75mm 左右C 0.8~0.95％N 0.4％左右渗温低于 565℃时：ε +γ1+α渗温高于 565℃1时：ε +γ +γ +α无500~1000HV与渗氮对比，氮碳共渗的速度快，渗层韧性更高碳氮共渗渗硼在保持部件的心在保持部件的心部拥有高的强韧部拥有高的强韧性的同时，提升性的同时，提升表面的硬度、耐表面的硬度、耐磨性及疲惫强度磨性和热硬性、改良耐蚀性———0.17 nm900~1000数小时3~5 小时40~150 μ mB 8.8~16.2%Fe2B或 FeB+Fe2B淬火 +回火58~67HRC1300~2300HV与渗碳对比办理工艺时间短，渗温度低，变形小，层机械性能好共渗层的机械性能更好渗硼层很薄，脆性大受较大冲击时易开裂和剥落；办理温度高比较项目目的气液固渗法及渗剂渗温/℃渗时/h 渗层厚度渗层组织硬度/HV渗铬渗钒渗钛渗铌提升部件在高温下的提升刀具或模具的表提升部件或工模具的提升部件或工模具的抗氧化性能以及在多面硬度、耐磨性和使表面硬度、耐磨性、表面硬度、耐磨性、数浸蚀性介质中的抗用寿命耐蚀性和抗咬合性蚀性和耐磨性常用固体渗剂常用硼砂盐浴固体粉末或颗粒硼砂盐浴50%铬铁 + 5%~10% 钒粉 + 40%~50% 钛粉 + 4%~8% 铌粉 + 45%Al 2O3+5%NH 4Cl 95%~90% 无水硼砂 + 55%~45%Al 2O3+3%N 96%~92% 硼砂少许中性盐aF+2%NH 4Cl950~1050 900~1000 900~1000 950~10503~6 4~6 4~6 4~620μ m 5~25μm ≤ 20μ m ≤ 20μ m铬的碳化物VC TiC NiC1000~1800 3000~3600 300~3800 2100~3500优秀的抗高温氧化和高的硬度、耐磨性和高耐蚀性、高硬度、高耐蚀性、高硬度、渗层抗多种介质腐化性低的摩擦系数高耐磨性和低的摩擦抗咬合性性能系数渗前无无无无办理淬火、回火直接淬火或在防氧化在保护氛围炉或真空淬火、回火渗后举措下加热淬火、回炉内加热淬火、回火办理火主要用于高碳工具钢高碳钢部件或工模具冷作模具钢冲头、弯应用曲模、成形模和拔管模高的热稳性高的抗咬合性能硬度和耐磨性优于渗高的硬度、耐磨性和钒渗硼层，抗盐酸浸抗咬合性长处蚀能力强于其余渗金属层弊端抗氧化性能不好抗氧化性能不好热稳性和耐蚀性不如渗铬层比较铬铝共渗铬钒共渗硼钒共渗硼铝共渗项目提升部件的抗氧化性实现渗钒与渗铬的优实现渗硼与渗钒的优实现渗硼与渗铝的优能、抗腐化性能和耐良性能互补良性能互补良性能互补目的磨性硼砂盐浴常用固体粉末10%~15%Cr 2O3+ 25%B 2O3+23%Al+8%~15%V 2O5+ 52%SiC+4%KBF 4 气液固60%~70%Na 2B 4O7+1渗法及%~3%NaF+Al渗剂渗温900~1000 910~950 ≤ 950 950~980 /℃渗时4~6 4 左右3~5 4~6 /h渗层150μ m 左右5~20μm ≤ 200μm 50~80厚度渗层钒与铬的碳化物组织硬度≤2000 3000~3600 1850~2290/HV渗层性能渗前办理渗后无办理以耐腐化为主的部件应用比渗钒层有较高的结合强度、疲惫强度和长处抗氧化性能弊端。