渗碳处理

最常用
真空滲碳
利用真空熱處理爐，在減壓狀態下使用甲烷、 丙烷等滲碳性氣體實施滲碳。 優點： 1.表面碳量和滲碳深度容易控制 2.滲碳效果均勻 3.操作簡單，作業時間縮短 4.滲碳後表面保持輝面狀態 5.無公害 6.消耗能源少
Q & A
Lesson 8 滲碳處理
2005年9月8日
表面硬化法
目的：將材料表層硬化，以增加表面 的耐磨耗或耐疲勞破壞性，但 內部仍保持韌性可以補強表層 硬化的脆性，抵抗衝擊。
主 要 的 表 面 硬 化 法
鋼鐵的滲碳(carburizing)原理
於沃斯田鐵化溫度下，由一氧化碳(CO)或 甲烷(CH4)氣體分解得到的碳(C)，滲入鋼鐵 (Fe)表面，經過一段時間逐漸擴散向內層。 反應式如下： 2CO + γFe → Fe﹝C﹞+ CO2 或 CH4 + γFe → Fe﹝C﹞+ 2H2 滲碳過程中，若二氧化碳(CO2)或氫(H2) 濃度過高，則反應向左(←)，變成脫碳，欲繼 續滲碳，則要增加CO或CH4的濃度。
固體滲碳
滲碳劑：木炭為主，另一部分為促進劑(碳酸 鋇BaCO3：碳酸鈉Na2CO3Hale Waihona Puke Baidu4：1)。
溫度愈高，時間愈久，滲碳深度愈大
滲碳前處理：要完全去除表面的銹或油；不需滲碳之面，則利用耐 火黏土與水玻璃(Na2O‧nSiO2)的混合物，或鍍銅等 方式加以塗塞掩護。 滲碳後熱處理：施以適當的熱處理，使表層硬化，同時心部獲得適 當的強度和韌性。 細加工：藉噴砂、液體搪磨、酸洗等方法，除去表面的銹皮、浴鹽 、煤烟(soot)等附著物。 檢查：項目包括表面硬度、滲碳層深度、硬度分佈、有無變形淬裂 ，並作防銹處理。
液體滲碳
滲碳劑：使用以氰化鈉(NaCN)為主的溶融鹽。因作 業產物氰化氫(HCN)毒性極高，需注意作 業場所的通風排氣與廢氣處理。 從氰化鈉分解生成的碳和氮(N)會同時滲入鋼 材表層，故此方法又稱滲碳氮化(nitriding)，至於是 以那種作用為主，乃取決於處理溫度，一般而言， 700℃以下以氮化為主，表層生成堅硬耐蝕的氮化 物，常用於含鋁(Al)、鉻(Cr)等元素的合金鋼； 700℃以上以滲碳為主，滲碳層藉淬火得到高硬度的 麻田散鐵組織。
下圖表示：隨著滲碳氮化處理溫度增高，碳 含量增加，氮含量減少，硬化層深度與硬度 亦增加。
通常鋼材經過滲碳處理後， 其最高硬度不在表面，而在 表面附近，且處理溫度愈高 愈往內部。
氣體滲碳
滲碳劑：把甲烷、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等氣體 以適當比例和空氣混合，通過1000~1100℃ 的鎳(Ni)觸媒，生成吸熱型控制爐氣 (endothermic atmosphere)，即氮-一氧化碳 -氫(N2-CO-H2)混合氣體，一般叫作變成 氣體。由於CO滲碳性不足，故會添加甲烷 、丙烷等增碳氣體，其作用是把有礙滲碳 的反應生成物二氧化碳(CO2)和水(H2O)轉 變為CO和H2，以促進滲碳。