化學(xué)表面熱處理

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化學(xué)表面熱處理是通過原子擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等方法,使被處理材料表面成分、組織、形貌發(fā)生改變,從而使表面獲得不同于基體材料性能的工藝方法。這一工藝方法已被廣泛應(yīng)用于金屬材料以及無機(jī)非金屬材料的表面改性處理。

鋼材化學(xué)表面熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫,使介質(zhì)中的一種或幾種元素滲入工件的表面,以改變表層的化學(xué)成分和組織,從而使工件表面具有不同于工件心部性能的一種熱處理工藝。其主要特點(diǎn)是:表面層不但有組織的變化,而且有成分的變化。

化學(xué)表面熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度或其他物理化學(xué)性能,同時心部仍保持良好的塑性和初性。因此化學(xué)表面改性工藝在應(yīng)用鋼鐵材料各部門中已被廣泛使用。

鋼材化學(xué)表面熱處理很多,通常以滲入元素來命名。根據(jù)滲入元素的不同,可分為滲碳、滲氮(氮化)、碳氮共滲、多元共滲、滲硼、滲硫、滲金屬,等等。

化學(xué)表面熱處理的一般過程通常由分解、外擴(kuò)散、吸附、介質(zhì)中的擴(kuò)散、金屬中的反應(yīng)等五個基本過程組成,即:從滲劑中分解出含有被滲元素的“活性原子”的過程;滲入元素原子向工件表面擴(kuò)散的過程;工件表面吸附并溶解被滲活性原子的過程:滲入元素原子由高濃度表面向內(nèi)部的遷移過程;滲入元素的濃度超過工件基體的極限溶解度時形成新相的過程。擴(kuò)散的結(jié)果是在工件表面獲得一定層深的擴(kuò)散層。

工件表面擴(kuò)散層的厚度和濃度是由分解、外擴(kuò)散、吸附、介質(zhì)中的擴(kuò)散、金屬中的反應(yīng)速度及它們之間的相互關(guān)系決定的。這些過程相互聯(lián)系、相互制約。在一般情況下,擴(kuò)散是控制化學(xué)表面改性處理的主要過程。因?yàn)閿U(kuò)散是上述五個基本過程中最慢的一個環(huán)節(jié),故加快擴(kuò)散速度,可以加速化學(xué)表面改性處理過程。

生產(chǎn)中最常用的化學(xué)表面改性處理工藝是滲碳、氮化和碳氮共滲(氰化)。

熱處理是提高與改攣15CrMo合金圓鋼性能的極為有效措施，它對于產(chǎn)品的可靠性與經(jīng)濟(jì)性均起到十分重要的作用。15CrMo合金圓鋼的熱處理通常包括普通熱處理(退火、正火、淬火、回火)和表面熱處理(表面淬火及化學(xué)熱處理一滲碳、氮化、滲金屬等）兩大類。

在機(jī)械工程中，許多機(jī)器零件，例如內(nèi)燃機(jī)的曲軸、齒輪、凸輪軸以及重要減速器中的齒輪等，不僅要求心部有足夠的韌性、塑性和抗彎強(qiáng)度，且要求表面一定厚度內(nèi)有高硬度、高耐磨性和高的疲勞強(qiáng)度。前述的各種整體熱處理方式難以同時滿足上述各項(xiàng)性能要求，采用表面熱處理則是同時達(dá)到這些性能要求的最有效方法。

表面熱處理就是通過改變15CrMo合金圓鋼表層的組織以改變表面性能的一種熱處理方式。

表面淬火一一只改變表層組織，而不改變表層化學(xué)成分的熱處理。它可以用高頻、中頻或工頻電流感應(yīng)加熱方式或用火焰加熱方式實(shí)現(xiàn)。其共同特點(diǎn)是設(shè)法使15CrMo合金圓鋼表面迅速加熱到淬火溫度，而在熱量尚未傳至零件心部時，隨即迅速冷卻，使表面硬度高，而心部仍有較高韌性。

化學(xué)處理一一使15CrMo合金圓鋼的表層化學(xué)成分與組織均發(fā)生改變的熱處理方式?；瘜W(xué)熱處理按照15CrMo合金圓鋼表面滲入元素的不同，可分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲金屬等方法。它對提高和改善15CrMo合金圓鋼的耐磨性、抗腐蝕性、抗疲勞性等是十分有效的。當(dāng)前來化學(xué)熱處理發(fā)展迅速，新技術(shù)的應(yīng)用甚多。

---化學(xué)熱處理是使貴州結(jié)構(gòu)鋼管表面滲入一種或幾種化學(xué)元素的原子，從而改變貴州結(jié)構(gòu)鋼管表面的化學(xué)成分、組織和性能。經(jīng)淬火和低溫回火后，貴州結(jié)構(gòu)鋼管表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，而貴州結(jié)構(gòu)鋼管的芯部又具有高的強(qiáng)韌性。

--- 化學(xué)熱處理貴州結(jié)構(gòu)鋼管的主要技術(shù)參數(shù)是硬化層深度和表面硬度。硬化層深度還是要用維氏硬度計來檢測。檢測從貴州結(jié)構(gòu)鋼管表面到硬度降到50HRC那一點(diǎn)的距離。這就是有效硬化深度化學(xué)熱處理貴州結(jié)構(gòu)鋼管的表面硬度檢測與表面淬火熱處理貴州結(jié)構(gòu)鋼管的硬度檢測相近，都可以用維氏硬度計、表面洛氏硬度計或洛氏硬度計來檢測，只是滲氮厚的厚度較薄，一般不大于0.7mm，這時就不能再采用洛氏硬度計了，可以選用顯微硬度計。2100433B

本叢書共七本，即《鋼的化學(xué)熱處理》、《結(jié)構(gòu)鋼及其熱處理》、《工具鋼及其熱處理》、《不銹鋼及其熱處理》、《真空熱處理》、《淬火冷卻技術(shù)及淬火介質(zhì)》、《燃料熱處理爐》。

《鋼的化學(xué)熱處理》一書內(nèi)容豐富，涵蓋了常規(guī)化學(xué)熱處理的工藝，突出了質(zhì)量檢驗(yàn)、廢品分析和測試技術(shù)。本叢書的指導(dǎo)思想是：先進(jìn)技術(shù)與一般技術(shù)相結(jié)合，理論與實(shí)踐相結(jié)合，使其具備教科書和手冊的雙重功能，既適用于廣大工人、工程技術(shù)人員，又可作為高校師生的參考書。叢書匯集了近年來我國在材料熱處理領(lǐng)域研究的新技術(shù)、新成果，突出了“新”字，同時又例舉了大量成熟的生產(chǎn)工藝，工藝數(shù)據(jù)較多，強(qiáng)化了“用”字。