第六章-表面渗氮.
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4.1.2 渗硼工艺方法
(1) 固体渗硼 填充剂：渗硼介质的分散剂和载体，一般由 惰性物质组成。 三方面的作用： 1）使复合渗剂均匀分布其中，以便工件和渗 剂均匀接触，使渗剂保持适当的浓度，保证 渗层的均匀性； 2）产生或保持还原气氛，以保持渗硼件表面 的活性； 3）防止渗剂的烧结，提高渗剂的松散性。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 固体法渗硼又分为粉末渗硼和膏剂渗硼。 1) 粉末渗硼 粉末渗硼是将工件埋入含硼粉末中装箱密 封，并在箱式或井式电炉中加热保温。它具有 设备简单、清洗容易的优点，适合批量处理。 生产上常用的渗硼剂多由硼铁、碳化硼、无水 硼砂和适量的氧化铝及卤化物组成。处理温度 在900～1000℃，时间为1～5h。
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按接触介质划分有固体法、液体法、气体法 和等离子法。 按渗入元素的种类进行分类，渗碳、渗氮、 如渗硼、氮碳共渗、硼铝共渗等。 1．固体法 1）粉末法 粉末法是固体法中最普通的方法，历史最为 悠久，至今世界各国仍以此法应用最多。
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这种方法的早期应用是把工件埋入装有渗层 金属粉末的容器里进行加热扩散，但由于烧结 使得表面难以清理，后来便进行了改进，在粉 末中加入了防粘结粉末（如Al2O3）和活化剂 （助渗剂）。活化剂一般为卤化物，如 NH4Cl，NH4I等。 粉末法的优点是设备简单，操作容易，适用 于形状复杂的工件的渗镀；缺点是效率低，尺 寸受限制，温度高，时间长，基体金属的强度 有一定降低。 3
表面扩渗wk.baidu.com技术
材料表面热扩渗处理是将工件放入一定的 活性介质中，使金属元素或非金属元素扩散到 工件表层中，改变表层化学成分，可得到一扩 散合金层，有时表面上还会形成化合物层，从 而获得所需的组织和性能。该技术的突出特点 是表面强化层的形成主要依靠加热扩散的作 用，渗层与金属基体的结合是冶金结合，它 们之间无明显的分界面，它们的成分、组织和 性能是逐渐变化的。
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4.1.1渗硼原理 因置换固溶体形式的扩散比间隙固溶体形式 困难得多，因此，硼在γ－Fe中扩散速度远大 于硼在α－Fe中的扩散速度，因此，渗硼温度 大多选在钢处于奥氏体状态的温度范围内。 4.1.2 渗硼工艺方法 渗硼的方法有固体法、液体法和气体法。比 较常用的是固体法和液体法。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 渗剂：供硼剂、活化剂、填充剂组成。 供硼剂：提供硼源，它在活化剂的催化作用 下提供硼原子，硼铁和碳化硼在目前是使用得 较多的供硼剂。 活化剂：提高渗剂的活性，理想的活化剂不 仅可降低渗剂成本，而且可提高渗速，增加渗 层深度，改善渗层组织性能。
4.1.1渗硼原理 由图Fe-B相图可知，在α、γ相中溶解硼 的能力极微，在1149℃时，γ相中具有最大溶 硼量为0.02%，而溶碳量大于2%，氮的溶解 度更大。随着硼在铁中渗入量的增加，硼与铁 依次形成稳定的化合物Fe2B和FeB，这些铁的 硼化物，在高温时也具有较高的稳定性。 硼在α－Fe中只能以置换固溶体的形式存 在，而在γ－Fe中既可以置换固溶体的形式存 在，又可以间隙固溶体的形式存在。
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2．液体法 目前世界上采用的较新的液体法热扩渗技术 是盐浴法，其基本原理是在金属盐熔融液体中 加入 V 、 Nb 、 Cr 、 Ti 、 Ta 等铁合金粉末，然 后把含有较高 C ， N 的钢件浸入（可预先进行 渗碳、氮化或碳氮共渗），在800～1250 ℃温 度下，经过0.5～10h的时间后；可在表面上形 成一极硬的金属的碳氮化合物薄层，从而赋予 工件表面高的耐磨性。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 1) 粉末渗硼 适当调整渗硼剂的成分可获得耐磨而又不脱 落的FeB相表面层。该法质量稳定、操作简 便，已在生产中应用。 2) 膏剂渗硼 在粉末渗硼剂的基础上加入一定量的粘结 剂，形成膏状渗剂，然后涂在工件表面进行渗 硼，膏剂渗硼尤其适合大件局部处理。
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4.1 渗硼技术 钢的渗硼层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热 性能均比渗碳层和氨化层高。此外，微量的硼还 能增加钢的淬透性。 4.1.1渗硼原理 在渗硼过程中，含硼介质发生化学反应，生成 流体含硼组元，流体含硼组元通过邻接金属表面 的“边界层”进行外扩散，扩散到金属表面并被 吸 附，然后发生各种界面反应，生成活性硼原子、 活性硼原子由金属界面向纵深迁移，从而形成有9
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 2) 膏剂渗硼 在膏剂法渗硼剂中，加入粘结剂的作用是使 渗剂能涂附于金属表面。常用的粘结剂有甲基 纤维素、水解硅酸乙酯、松香酒精、可溶性淀 粉、水玻璃加浆糊等。粘结剂的选择对渗硼后 渗剂的脱落性有重要影响。该法渗层均匀致 密，表面质量好。
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3．气体法 气渗首先把工件加热到渗剂原子在基体中能 产生显著扩散的温度，然后把含有渗入金属卤 化物（MCl2）的氢气通人，气体和表面接触 时，工件表面的金属和氢本身与MCl2发生反 应。 气体渗的优点是渗层厚度均匀，易控制，对 异形件和小孔结构的渗镀效果好，且无粉尘， 劳动条件好。
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4．等离子法 等离子法是利用物质的第四态—等离子体进 行渗镀。等离子体是利用低真空下气体辉光放 电获得的，因为离子活性比原子高，加上电场 的作用，因此渗速较高，质量较好。但是该法 除离子氮化已经成熟，包括渗碳在内的离子渗 金属尚在开发之中。
2）流化床法 这种方法与粉末法相似，不同之处是将工件 放于带有固体渗剂的流化床内，然后加热，同 时通入运载气体（H2，Ar），使之与流体粒 子反应产生欲渗金属的活性原子渗入工件。 优点:传热性好，渗速快，渗层质量高,有利 于机械化和自动化； 缺点:流化床设备装置成本极高，运转费用 大，因此这种方法尚未推广使用。
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4.1 渗硼技术 渗硼是将工件置于含硼的介质中，经过加热 和保温，使硼原子渗入其表面，形成硼化物的 工艺过程。 硼原子半径为0.82Å，与过渡元素原子半径 之比大都大于0.59，因而，硼与过渡族元素形 成的化合物，具有远比正常的间隙相要复杂得 多的晶体结构，如FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2 等，硬度极大，热稳定性好，几乎比相应的碳 化物、氮化物的硬度和热稳定性都要高。
4.1.2 渗硼工艺方法
(1) 固体渗硼 填充剂：渗硼介质的分散剂和载体，一般由 惰性物质组成。 三方面的作用： 1）使复合渗剂均匀分布其中，以便工件和渗 剂均匀接触，使渗剂保持适当的浓度，保证 渗层的均匀性； 2）产生或保持还原气氛，以保持渗硼件表面 的活性； 3）防止渗剂的烧结，提高渗剂的松散性。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 固体法渗硼又分为粉末渗硼和膏剂渗硼。 1) 粉末渗硼 粉末渗硼是将工件埋入含硼粉末中装箱密 封，并在箱式或井式电炉中加热保温。它具有 设备简单、清洗容易的优点，适合批量处理。 生产上常用的渗硼剂多由硼铁、碳化硼、无水 硼砂和适量的氧化铝及卤化物组成。处理温度 在900～1000℃，时间为1～5h。
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按接触介质划分有固体法、液体法、气体法 和等离子法。 按渗入元素的种类进行分类，渗碳、渗氮、 如渗硼、氮碳共渗、硼铝共渗等。 1．固体法 1）粉末法 粉末法是固体法中最普通的方法，历史最为 悠久，至今世界各国仍以此法应用最多。
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这种方法的早期应用是把工件埋入装有渗层 金属粉末的容器里进行加热扩散，但由于烧结 使得表面难以清理，后来便进行了改进，在粉 末中加入了防粘结粉末（如Al2O3）和活化剂 （助渗剂）。活化剂一般为卤化物，如 NH4Cl，NH4I等。 粉末法的优点是设备简单，操作容易，适用 于形状复杂的工件的渗镀；缺点是效率低，尺 寸受限制，温度高，时间长，基体金属的强度 有一定降低。 3
表面扩渗wk.baidu.com技术
材料表面热扩渗处理是将工件放入一定的 活性介质中，使金属元素或非金属元素扩散到 工件表层中，改变表层化学成分，可得到一扩 散合金层，有时表面上还会形成化合物层，从 而获得所需的组织和性能。该技术的突出特点 是表面强化层的形成主要依靠加热扩散的作 用，渗层与金属基体的结合是冶金结合，它 们之间无明显的分界面，它们的成分、组织和 性能是逐渐变化的。
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4.1.1渗硼原理 因置换固溶体形式的扩散比间隙固溶体形式 困难得多，因此，硼在γ－Fe中扩散速度远大 于硼在α－Fe中的扩散速度，因此，渗硼温度 大多选在钢处于奥氏体状态的温度范围内。 4.1.2 渗硼工艺方法 渗硼的方法有固体法、液体法和气体法。比 较常用的是固体法和液体法。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 渗剂：供硼剂、活化剂、填充剂组成。 供硼剂：提供硼源，它在活化剂的催化作用 下提供硼原子，硼铁和碳化硼在目前是使用得 较多的供硼剂。 活化剂：提高渗剂的活性，理想的活化剂不 仅可降低渗剂成本，而且可提高渗速，增加渗 层深度，改善渗层组织性能。
4.1.1渗硼原理 由图Fe-B相图可知，在α、γ相中溶解硼 的能力极微，在1149℃时，γ相中具有最大溶 硼量为0.02%，而溶碳量大于2%，氮的溶解 度更大。随着硼在铁中渗入量的增加，硼与铁 依次形成稳定的化合物Fe2B和FeB，这些铁的 硼化物，在高温时也具有较高的稳定性。 硼在α－Fe中只能以置换固溶体的形式存 在，而在γ－Fe中既可以置换固溶体的形式存 在，又可以间隙固溶体的形式存在。
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2．液体法 目前世界上采用的较新的液体法热扩渗技术 是盐浴法，其基本原理是在金属盐熔融液体中 加入 V 、 Nb 、 Cr 、 Ti 、 Ta 等铁合金粉末，然 后把含有较高 C ， N 的钢件浸入（可预先进行 渗碳、氮化或碳氮共渗），在800～1250 ℃温 度下，经过0.5～10h的时间后；可在表面上形 成一极硬的金属的碳氮化合物薄层，从而赋予 工件表面高的耐磨性。
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 1) 粉末渗硼 适当调整渗硼剂的成分可获得耐磨而又不脱 落的FeB相表面层。该法质量稳定、操作简 便，已在生产中应用。 2) 膏剂渗硼 在粉末渗硼剂的基础上加入一定量的粘结 剂，形成膏状渗剂，然后涂在工件表面进行渗 硼，膏剂渗硼尤其适合大件局部处理。
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4.1 渗硼技术 钢的渗硼层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热 性能均比渗碳层和氨化层高。此外，微量的硼还 能增加钢的淬透性。 4.1.1渗硼原理 在渗硼过程中，含硼介质发生化学反应，生成 流体含硼组元，流体含硼组元通过邻接金属表面 的“边界层”进行外扩散，扩散到金属表面并被 吸 附，然后发生各种界面反应，生成活性硼原子、 活性硼原子由金属界面向纵深迁移，从而形成有9
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4.1.2 渗硼工艺方法 (1) 固体渗硼 2) 膏剂渗硼 在膏剂法渗硼剂中，加入粘结剂的作用是使 渗剂能涂附于金属表面。常用的粘结剂有甲基 纤维素、水解硅酸乙酯、松香酒精、可溶性淀 粉、水玻璃加浆糊等。粘结剂的选择对渗硼后 渗剂的脱落性有重要影响。该法渗层均匀致 密，表面质量好。
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3．气体法 气渗首先把工件加热到渗剂原子在基体中能 产生显著扩散的温度，然后把含有渗入金属卤 化物（MCl2）的氢气通人，气体和表面接触 时，工件表面的金属和氢本身与MCl2发生反 应。 气体渗的优点是渗层厚度均匀，易控制，对 异形件和小孔结构的渗镀效果好，且无粉尘， 劳动条件好。
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4．等离子法 等离子法是利用物质的第四态—等离子体进 行渗镀。等离子体是利用低真空下气体辉光放 电获得的，因为离子活性比原子高，加上电场 的作用，因此渗速较高，质量较好。但是该法 除离子氮化已经成熟，包括渗碳在内的离子渗 金属尚在开发之中。
2）流化床法 这种方法与粉末法相似，不同之处是将工件 放于带有固体渗剂的流化床内，然后加热，同 时通入运载气体（H2，Ar），使之与流体粒 子反应产生欲渗金属的活性原子渗入工件。 优点:传热性好，渗速快，渗层质量高,有利 于机械化和自动化； 缺点:流化床设备装置成本极高，运转费用 大，因此这种方法尚未推广使用。
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4.1 渗硼技术 渗硼是将工件置于含硼的介质中，经过加热 和保温，使硼原子渗入其表面，形成硼化物的 工艺过程。 硼原子半径为0.82Å，与过渡元素原子半径 之比大都大于0.59，因而，硼与过渡族元素形 成的化合物，具有远比正常的间隙相要复杂得 多的晶体结构，如FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2 等，硬度极大，热稳定性好，几乎比相应的碳 化物、氮化物的硬度和热稳定性都要高。