第5讲表面工程技术 化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温,使 种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分、组织和性能的工艺。化学 热处理的种类很多,包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼及渗不同金属。这种 工艺不仅可用于材料的防护与强化,提高耐腐蚀、耐磨损、抗氧化与抗疲劳 性能,而且可根据需要赋予材料及其制品具有光学、磁学、隔热、装饰等多 种功能,也可为高新技术及产品的发展提供一系列新型材料与复合金属板材。 下面以渗碳为例简单介绍化学热处理的基本原理。 滲碳是使碳原子渗入金属表面使其形成金属碳化物的过程。作为渗碳的 工作介质有固体、气体和液体等三大类,如碳、烃类、碳酸盐等。尽管工作 介质品质繁多,但渗碳过程都包括三个基本步骤:①工作介质(渗碳剂)在 高温下分解生成活性碳原子,如滲碳剂CH4在高温1173~120K下的渗碳炉内 经过一系列反应生成活性碳原子;②活性碳原子被金属表面吸收;③碳原子 向金属内层扩散而形成渗碳层。 下表列出了一些化学热处理技术及热处理所能达到的目的。 一些化学热处理技术及热处理目的 方法 耐磨抗擦伤抗高温氧化耐腐蚀抗疲劳 碳、碳氮共渗 渗氮 氮碳共渗 渗硫 化|硫氮共渗 ooooo 硫氮碳共渗 热处理 渗硼 渗硅 渗铬 渗铝 ooooooooo oooooo o0oooo 碳化物覆层 34化学气相沉积 化学气相沉积工艺是将金属的碳化物、氮化物、硼化物或氧化物直接沉 积在金属材料的表面的过程。例如,在钢铁工件上沉积TiC的化学气相沉积第 5 讲 表面工程技术 ·349· 化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一 种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的工艺。化学 热处理的种类很多，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼及渗不同金属。这种 工艺不仅可用于材料的防护与强化，提高耐腐蚀、耐磨损、抗氧化与抗疲劳 性能，而且可根据需要赋予材料及其制品具有光学、磁学、隔热、装饰等多 种功能，也可为高新技术及产品的发展提供一系列新型材料与复合金属板材。 下面以渗碳为例简单介绍化学热处理的基本原理。 渗碳是使碳原子渗入金属表面使其形成金属碳化物的过程。作为渗碳的 工作介质有固体、气体和液体等三大类，如碳、烃类、碳酸盐等。尽管工作 介质品质繁多，但渗碳过程都包括三个基本步骤：①工作介质（渗碳剂）在 高温下分解生成活性碳原子，如渗碳剂 CH4 在高温 1173~120K 下的渗碳炉内 经过一系列反应生成活性碳原子；②活性碳原子被金属表面吸收；③碳原子 向金属内层扩散而形成渗碳层。 下表列出了一些化学热处理技术及热处理所能达到的目的。 一些化学热处理技术及热处理目的 目 的 方法 耐磨 抗擦伤 抗高温氧化 耐腐蚀 抗疲劳 渗碳、碳氮共渗 渗氮 氮碳共渗 渗硫 硫氮共渗 硫氮碳共渗 O O O O O O O O O O O O O O O 化 学 热 处 理 渗硼 渗硅 渗铬 渗铝 渗锌 渗钛 碳化物覆层 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 3.4 化学气相沉积 化学气相沉积工艺是将金属的碳化物、氮化物、硼化物或氧化物直接沉 积在金属材料的表面的过程。例如，在钢铁工件上沉积 TiC 的化学气相沉积