化学热处理解释.doc

化学热处理解释化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理。化学热处理的工艺过程一般是:将工件置于含有特定介质的容器中,加热到适当温度后保温,使容器中的介质(渗剂)分解或电离,产生的能渗入元素的活性原子或离子,在保温过程中不断地被工件表面吸附,并向工件内部扩散渗入, 以改变工件表层的化学成分。通常,在工件表层获得高硬度、耐磨损和高强度的同时,心部仍保持良好的韧性,使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。每一种化学热处理工艺都各有其特点,如果需要分别或同时提高耐磨、减摩、抗咬死、耐蚀、抗高温氧化和耐疲劳性能,则根据工件的材质和工作条件选择相应的化学热处理工艺。化学热处理是古老的工艺之一,在中国可上溯到西汉时期。已出土的西汉中山靖王刘胜的佩剑,表面含碳量达 ~% ,而心部为 ~% ,具有明显的渗碳特征。明代宋应星撰《天工开物》一书中,就记载有用豆豉、动物骨炭等作为渗碳剂的软钢渗碳工艺。明代方以智在《物理小识》“淬刀”一节中,还记载有“以酱同硝涂錾口,煅赤淬火”。硝是含氮物质,当有一定的渗氮作用。这说明渗碳、渗氮或碳氮共渗等化学热处理工艺,早在古代就已被劳动人民所掌握,并作为一种工艺广泛用于兵器和农具的制作。随着化学热处理理论和工艺的逐步完善,自二十世纪初开始,化学热处理已在工业中得到广泛应用。随着机械制造和军事工业的迅速发展,对产品的各种性能指标也提出了越来越高的要求。除渗碳外,又研究和完善了渗氮、碳氮和氮碳共渗、渗铝、渗铬、渗硼、渗硫、硫氮和硫氮碳共渗,以及其他多元共渗工艺。</P< p> 电子计算机的问世,使化学热处理过程的控制日臻完善,不仅生产过程的自动化程度越来越高,而且工艺参数和处理质量也得到更加可靠的控制。按渗入元素的性质,化学热处理可分为渗非金属和渗金属两大类。前者包括渗碳、渗氮、渗硼和多种非金属元素共渗,如碳氮共渗、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳(硫***)共渗等;后者主要有渗铝、渗铬、渗锌,钛、铌、钽、钒、钨等也是常用的表面合金化元素,二元、多元渗金属工艺,如铝铬共渗、钽铬共渗等均已用于生产。此外,金属与非金属元素的二元或多元共渗工艺也不断涌现, 例如铝硅共渗、硼铬共渗等。钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织,区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度,如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共渗等,这些工艺又可称为低温化学热处理;后者是在临界温度以上扩散,如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等,这些工艺均属高温化学热处理范围。渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后,工件表面含碳量一般高于 % 。淬火并低温回火后,在提高硬度和耐磨性的同时,心部能保持相当高的韧性,可承受冲击载荷,疲劳强度较高。但缺点是处理温度高, 工件畸变大。渗碳工艺广泛应用于飞机、汽车、机床等设备的重要零件中,如齿轮、轴和凸轮轴等。渗碳是应用最广、发展得最全面的化学热处理工艺。用微处理机可实现渗碳全过程的自动化,能控制表面含碳量和碳在渗层中的分布。渗氮是使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理工艺。钢铁渗氮后, 可形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物时,可获得比渗碳层更高的硬度、更高的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件,例如镗