金属表面化学热处理技术与应用
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金属表面化学热处理技术与应用
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（南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031）
摘要：为提高金属表面机械强度和摩擦磨损性能，通常需要对材料表面进行化学热处理。此项技术正逐步朝着能源消耗低、环境污染少的方向发展。本文论述了渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等化学热处理技术在金属材料表面加工中的作用机理和应用；简介了复合处理新兴工艺并展望了化学热处理技术未来的发展方向。
关键词：化学热处理；金属材料；渗硼；电化学热处理
Metal surface chemical treatment technology and applications
ZHANG Dan-ting
（School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031,China）Abstract：In order to improve the mechanical strength and the friction and wear propertiesof the metal surface，it usually requires chemical treatment of the material surface．This technology is developing toward low energy consumption，less environmental pollution and direction gradually．This article discusses applications and the mechanism of metallic material’s chemical heat treatment technologies such as boronizing，carburizing，vacuum heat chemical treatment，reminders infiltration and the plasma chemical treatment；Introduce the composite processing technology briefly and outlook development of chemical treatment technology in the future．Key Words：Chemical treatment；Metallic materials：Boriding；Electrochemical heat treatment
金属材料表面化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种表面处理技术。它是利用元素扩散性能，使合金元素渗人金属表面的一种热处理工艺。其基本工艺过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，是活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层、组织和性能[1]。根据渗入元素的活性介质所处状态不同，化学热处理可分为：固体法、液体法、气体法和等离子法。
通过一定的化学热处理工艺，金属表层、过渡层与心部，在成分、组织和性能上有很大差别。强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间的相互联系有关。如渗碳表面层的碳含量及其分布、渗碳层深度和组织等均可能影响材料渗碳后的性能。
当前，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距,这种差距是深层次的。因此对化学热处理技术发展历程及现状进行全面深入的了解显得十分必要，本文列举渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等表面处理技术来说明近年来工艺发展的趋势。
1渗硼技术
1.1 渗硼技术发展现状
渗硼是现代化学热处理方法之一，由于渗硼层极高的硬度和耐磨性远非一般表面硬化层可比，所以近年来渗硼工艺得到了国内外普遍重视[2]。渗硼就是将工件置于高温状态的渗硼介质中，渗硼介质经化学反应析出活性硼原子，硼原子被工件表面吸收，在高温下逐步向工件内层扩散形成硼化层。这种方法可用于钢铁材料，金属陶瓷和某些有色金属材料，如钛、钽和镍基合金。
渗硼工艺的历史已近百年，1895年莫桑（Moissan）发表了在钢铁材料表面进行气体渗硼的论文。20世纪初期，前苏联、德国、美国等开始研究固体渗硼。但由于得到的渗硼层薄、不均匀和疏松严重，没有实用价值，因此未能引起人们的重视。20世纪60年代又重新重视固体渗硼。
G．Kartal，O．L．Eryilmaz，G．Krumdick[3]等人在研究中指出在低碳钢板基材，使用电化学渗硼在范围为850℃-1000℃的高温下，保温时间是从5分钟到120分钟，能得到一定致密度和厚度渗硼层硼化层，组织成分主要包括Fe2B和FeB相。结果显示：电化学渗硼后硬度有了明显提高，从200±20HV提高到1700±200HV。M．Keddam，R．Chegroune[4]使用以灰铸铁为渗硼试样，通过固体渗硼，从而得出渗硼层中Fe2B的增长与处理时间
符合抛物线关系。I．Campos-Silva，M．Ortiz-Dominguez[5]等研究以硼势和渗硼时间为主要因素，对灰铸铁试样进行渗硼试验，得出Fe2B形成动力学。他们通过灰铸铁Fe2B层的增长动力学得到一个最佳渗硼的浓度，并与试验有很好的一致性，而且不同的渗硼源和渗硼媒介，可以不同程度促进和优化在不同金属的渗硼过程。
我国从1958年开始研究渗硼，首先研究了液体渗硼和膏剂渗硼。今几年来在固体渗硼方面进展较大。广大热处理工作者根据我国的具体条件研制了以硼铁为供硼剂的粉末渗硼剂、粒状渗硼剂，进而研究出硼砂石墨型渗硼剂。从过去只能获得双相硼化层发展到可以稳定得到单相Fe2B的硼化层，使我国在固体渗硼方面步入世界前列[6]。
曲敬信，武晓丽，邵荷生[7]等对渗硼层磨料磨损特性的研究后指出：通过试验他们得出钢铁材料渗硼后由于可以大幅度提高硬度和耐磨性。赵善中，曲敬信，邵荷生[8]等对几种常用热模具钢渗硼层进行磨损实验。
5CrMnMo，3Cr2W8V，4Cr5MoSi和40Cr钢的渗硼层在本实验条件下，从室温到500℃温度范围内，具有较低的磨损率，与同一成分未渗试样比较，其耐磨性提高3-7倍。刘健健，陈祝平[9]等对膏剂渗硼进行研究，研究中指出膏剂渗硼的优点是可实现局部渗硼、渗剂消耗少和设备简单等优点；在膏剂渗硼中，影响渗硼层深度和质量的因素除选择合理的温度和时间外，主要是渗剂的成分；渗剂活性越强，渗硼层越厚，其中FeB含量越多；反之，渗硼层越薄，FeB含量越少。
1.2 渗硼技术的应用
冷作模具主要的要求是抗磨损,故渗硼对于因磨损失效的模具非常合适。对于只要求表面耐磨而基体强度要求不高的模具,渗硼后可不再进行热处理,这样既可保持模具的表面光洁度,又可保持基本不变形。而对于热作磨具如：热冲压冲头、热引伸冲头等，经渗硼回火后使用寿命提高3～6倍。另外在压铸模方面以普通碳素钢渗硼替代3Cr2W8V高合金钢取得了成功。
渗硼技术也应用到了石油机械上，如用于超低碳铬镍不锈钢制的阀杆、耐热钢制分离器壳体等均获得成功。渗硼工艺还成功地应用于
饲料粉碎机的锤片、泥浆泵钢套和可锻铸铁制件，以及纺织机械导板配件。
2渗碳技术
2.1 渗碳方法与研究现状
渗碳可提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度，在工业中应用十分广泛。结构钢经渗碳后，能使工件表面活动高的硬度、耐磨性、耐侵蚀磨损性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，而心部具有一定强度、塑性、韧性的性能。除了常规的气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳，当前已经开发了许多新的渗碳工艺，有效的提高表面渗碳效率，缩短工艺周期，提高生产率获得高质量的工件，如高温渗碳、等离子渗碳、真空渗碳、放电与电解渗碳等。
从相应的比较出发，国外的渗碳和渗氮工艺在近二十多年来的进展已形成具有明显特色的一些先进工艺技术。德国Clausen等2001年发表的高温渗碳论文中介绍渗碳温度从950℃提高至1050℃可使渗碳周期缩短50%。日本学者S．Nakamura等[10]，I．Machida 等[11]和T．Moritov等[12]分别在2002、2008和2010年在美国申请高浓度渗碳专利
(US2002/0050307A1，US2008/0156399A1和US2010/0126632A1)，都能获得在常规渗碳淬火的马氏体基体上分布着细小弥散的碳化物粒状。
国内实施的高浓度渗碳工艺，一般采用在Ac1～Ac3或Ac1～Ac cm之间的温度下进行。工件表面均处于［γ+(Fe，Cr，Mo)3C］两相区，以便形成细小、均匀的合金渗碳体颗粒，并保持在不聚集长大的状态。有的采用循环加热渗碳工艺，有利于形成细小球形颗粒。渗碳气氛碳势高于渗碳温度下奥氏体的饱和碳浓度值。刘志儒等[13]采用稀土催渗的高浓度气体渗碳方法和(860±5)℃，8h(气氛碳势C p=1.2%)油淬工艺得到含大量细小弥散颗粒碳化物的渗层，表面硬度高于
1000HV0.1，具有高耐磨性，试样的冲击韧度还高于常规渗碳工艺。石巨岩等[14]对
20CrMnTi钢在双室结构的滴控箱式气体渗碳炉上采用的工艺为：830℃(碳势C p=1.2%)预渗1h→925±5℃(C p=1.1%)1h，油冷→925±5℃(C p=1.1%)2h，油冷→925±5℃(C p=0.9%)1h，降温至880℃(C p=0.9%)1h，油冷，获得高饱和渗碳层的组织，表面硬度1057HV0.1，该值和耐磨性分别比常规渗碳的值提高13%和20%。
2.2 渗碳技术的应用
高温渗碳周期短，生产效率高，使得高温渗碳齿轮钢的研发非常有意义。但是由于高温渗碳速率快，易发生过渗现象，渗层深度过大，渗碳层残余应力就会下降，反而使材料的疲劳极限下降。还需做更多工艺控制研究，使之成为成熟的渗碳技术。
深层渗碳对大模数重载齿轮的生产十分
适用，这一技术要求除对基体材料的成分和强度有要求外，还对齿轮的渗层深度和碳浓度分布提出特殊规定。许多工业发达国家，如瑞士、德国和日本都采用渗碳淬火和磨齿工艺技术。
低压真空渗碳在商用和军用飞机和航天
器的应用包括制动系统、传动装置、飞行控制和导航系统、液动力设备、降落齿轮箱部件和轴承、球螺栓螺母、行星齿轮、小齿轮和轴等众多的零部件等领域广泛应用。我国现在也制订了“航空发动机用高温渗碳轴承钢”相关标准，材料牌号为G13Cr4Mo4Ni4V。要获得优良的渗碳硬化层性能和显微组织，只有采用真空渗碳才易于达到。
近二十年来，国内外在渗碳方法的改进，主要体现在高温渗碳、深层渗碳、，真空渗碳等方面，这已为渗碳工艺的改进和发展预示了方向，真空渗和活性屏离子渗的技术优越性已展现在人们的眼前。
3真空化学热处理
真空热处理具有无氧化、无脱碳、热处理变形小、表面光亮、真空化学热处理速度快等优点，可以提高零件热处理质量和使用寿命，还能减少环境污染，改善劳动条件，是热处理技术的重要方向之一。
真空化学热处理是在真空条件下加热工件，渗入金属或非金属元素，从而改变材料表面化学成分、组织结构和性能的热处理方法。一方面，活性介质在真空加热条件下可防止氧化，分解、蒸发形成的活性分子活化性更强，数量更多。另一方面，在真空中材料表面光亮无氧化，有利于活性原子的吸收。在真空条件下，由于表面吸收的活性原子的浓度高，与内层形成更大的浓度差，有利于表层原子向内部扩散。
真空化学热处理可用于渗碳、渗氮、渗硼等各种非金属和金属元素，工件不氧化，不脱碳，表面光亮，变形小，质量好；渗入速度快，生产效率高，节省能源；环境污染少，劳动条件好。其缺点是设备费用大，操作技术要求高。
4催渗技术
20世纪80年代初，哈尔滨工业大学和陕西机械学院的教授在试验中几乎同时发现，某些化学物质(如：稀土化合物、氯化物等)对渗碳和碳氮共渗具有催渗作用。90年代后期西北大学的/BH催渗技术应用研究取得成功，从而开创了催渗技术工业化应用先河。通过催渗，降低了工艺温度、减少了工件畸变、细化了产品金相组织、提高了生产效率、降低了生产成本。
现有的催渗技术从机理上讲，包括氧化腐蚀催渗技术、稀土催渗技术和BH催渗技术3类，对各催渗技术机理的研究目前还都处在探索阶段。4.1 氧化腐蚀催渗技术
(1)表面预氧化法
渗碳前,在无气氛保护情况下，将工件加热到400~500e保温一段时间，使工件表面残油被清除的同时,被空气氧化生成一层薄的氧化膜：Fe+O2→Fe3O4；在渗碳、氮时气氛中的碳会优先将氧化膜还原成新生态的铁：
Fe3O4+CO→Fe+CO2。新生态的铁具有很强的表面活性,可以促使碳、氮在工件表面吸附,实现催渗。表面预氧化法在实践中的应用较为广泛，但对其实际效果却颇有争议。因为它可以很好解决渗层的均匀性问题，但对渗速却无明显作用。
(2)化学腐蚀法
它一般通过在渗剂或气氛中添加强腐蚀性物质，如氯化物、氟化物以及碘化物等来实现。在渗碳、氮过程中，这些强腐蚀性物质可以腐蚀、活化工件表面,增强碳、氮的吸附，实现催渗。强腐蚀性化学物质在/活化工件表面的同时，也会对产品和设备造成腐蚀，特别对氧探头的影响更明显，所以这种方法目前已很少有人使用。
4.2 稀土催渗技术
20世纪50年代，美国Carpenter公司用稀土处理不锈钢，American Steel Foundries用稀土处理铸钢获得成功，因此引起世界炼钢界对稀土的重视；60年代，国外学者开始把稀土元素应用于金属的表面处理中；80年代，以哈工大为代表的学者韦永德、刘志儒等将稀土引入到化学热处理领域，并在钢表面的稀土催渗方面取得突破，从而带动了稀土表面改性技术在我国的发展。中国的稀土催渗技术目前在世界上已处于领先水平，近年来美国和欧洲也将引进中国的稀土催渗技术作为重点发展方向。
稀土催渗技术主要用于工件表面化学热处理，稀土催渗在化学热处理各个阶段产生催
化达到催渗效果，但在不同阶段和应用领域，稀土的催化机理和催化效果又各有区别。
稀土元素促进渗剂分解渗碳、渗氮、碳氮共渗和气体软氮化是机械零件常用的热处理工艺，生产所需周期较长。由于稀土元素具有低的电负性即高的化学活性，与O、H 及N原子均可发生强烈的化学反应，尤其与O的亲和力很强。因此，当炉内气氛中含有稀土元素时，将有利于煤油等高分子断键，使炉气得到活化，对渗剂的分解这一基本过程起促进作用；按热力学条件进行分解时，稀土的加入将有利于热分解更完全，使分解动力学过程加速。
稀土元素对金属表面的活化可通过两方面起作用：1）加速工件表面氧化物的还原；2）稀土被工件表面吸附并固溶后显著增大金属表面原子的晶格畸变，使表面能增高，使活性原子更容易被工件表面活化。
稀土元素在一定温度下可渗入金属的表面，具有微量固溶特点，由于稀土元素的原子半径比Fe原子半径大得多，它的存在必将引起它周围的原子晶格畸变[15]，位错畸变区将作为间隙原子扩散的通道而加速扩散过程，但稀土元素本身扩散困难，在钢的表面扩散距离有限，因而这种加速作用可能表现对扩散初期作用大，随时间的延长而减弱。稀土催渗应用
稀土渗碳的研究和应用很早。稀土催渗碳的报导很多。稀土渗碳能提高渗层的品质和渗碳零件的力学性能以为许多实验结果所证实。稀土催渗碳在汽车变速箱齿轮、减速器齿轮、内燃机活塞销、机床摩擦片等零件上得到广泛运用[16]。
目前我国稀土渗碳和渗碳技术相对较为成熟，但在稀土渗硼、渗金属及复合共渗的工艺及作用机理的理论研究还有待于进一步探索，主要的突破方向有：1）有关稀土化学热处理工艺内在规律的探讨；2）高效稀士催化剂的开发；3）应用新领域的开拓。
5等离子化学热处理
离子化学热处理是置于低压容器内的工件，在辉光放电的作用下，带电离子轰击工件表面，使其温度升高，实现所需原子渗扩进入工件表层的一种化学热处理方法。与常规化学热处理相比，离子化学热处理具有许多突出的特点：渗层质量好、工艺可控性强、工件变形小、处理温度范围宽、易于实现局部防渗；渗速快、生产周期短，可节约时间15%～50%；热效率高、工作气体耗量少，一般可节能30%以上、省气70%～90%；无烟雾、废气污染，处理后工件和夹具洁净，工作环境好；柔性好，便于生产线组合，实现自动化。正因为如此，离子化学热处理一直是近几十年来热处理技
术发展的一个热点，并在不太长的时间内迅速得到了推广应用。
关于离子化学热处理的机理，目前公认观点大致有以下几种：1）溅射与沉积理论。这是1965年J.Kolbel在研究和完善B.Berghous 的离子轰击模型的基础上提出来的，他认为：离子渗氮时，渗氮层是通过阴极溅射反应而形成的；2）分子离子理论。1973年，M.Hudis 根据4340钢在溅射很弱的情况下，仍然可以得到显著的硬化效果这一事实得出：在离子渗氮时，虽然溅射很明显，但这不是主要的控制因素，对渗氮起决定作用的是氮氢分子离子化的结果，并认为氮离子也能渗氮；3）中性氮原子模型。1974年，G.Tibbetts在N2-H2混合气离子渗氮时，于试样外加一网状栅极，以滤掉轰向试样的正离子，只让不带电荷的中性粒子到达试样。试验表明，有、无栅极的状况下，渗氮效果相同。因此，G.Tibbetts认为，对离子渗氮起作用的实质上是中性氮原子，NH2+离子的作用是次要的；4）活性氮原子碰撞离
析理论。这是我国学者在20世纪80年代提出的，他们认为，活性氮原子在离子渗氮过程中起决定作用。
离子化学热处理工艺已较为成熟包括离子渗氮及氮碳共渗、离子渗碳及碳氮共渗、离子渗金属及非金属等。其在渗层质量、效率、节能和环保等方面的优势，已被大家所接受，目前正处在一个成熟、平稳的发展时期。随着设备功能、控制手段、工艺技术的进一步完善和丰富，离子化学热处理技术还将会得到更大的发展。
6结论与展望
化学热处理是工业工程中非常重要的热处理工艺。除了前面提到的五类处理方法外，复合处理已成为化学热处理的一个新的发展方向，运用复合处理技术可制备出更理想的表面强化层，达到了经济、高效的目的，可以预计在未来的一段时期，与化学热处理相关的复合处理技术将会得到迅速发展。
但是，从前文介绍的化学热处理方法中不难发现热处理渗剂有气体、液体和固体且大部分温度较高，生产形成的废气、废水、废盐、剧毒物、粉尘、噪声、电磁波都会对环境造成污染。先进的热处理技术应该是对环境没有污染的技术，是尽量减小热处理质量分散和热处理畸变的技术，是节能的热处理工艺技术，能源消耗低、环境污染少的技术。如何使金属表面热处理技术朝着绿色先进的方向发展将是一门摆在人类面前的重大课题，需要广大科技工作者的共同努力。
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化学热处理工艺及应用
一．化学热处理工艺及应用 除渗碳、渗氮外，渗金属主要有渗Al、Cr、V、Si、B、S等金属和非金属。下面简单介绍。 1.渗铬 适用于各种钢制件的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化能力。 渗后硬度：低碳钢为200~250HV；高碳钢为1250~1300HV。 渗层深度：一般为0.10~0.30mm。 渗层金相组织：低碳钢50%左右铬在铁素体中的固溶体；高碳钢由铬的碳化物（Cr7C3）、（CrFe）7C3组成。 渗铬方法：固、液、气体渗，还有真空渗等。 固体法：将以下配方研成粒度小于50目（约0.297mm）粉末，然后装箱进行。 配方1：50%~55%铬铁粉末+40~50%氧化铝+2~3%氯化铵。 配方2：60%~65%铬铁粉末+30~35%耐火土+3~4%氯化铵。 装炉温度为800~850℃，保温1～1.5h后升温到1000～1050℃.。保温12～15h（视层深要求而定）。然后随炉冷却600～700℃出炉空冷即可。 液体法：采用70%氯化钡+30%氯化钠为基盐。将金属铬或铬铁粉末经盐酸处理后放入基盐中，加热到1000～1050℃保温1.0～1.5h即开始渗，同时应不间断地用惰 性气体或还原气体保盐浴表面不被氧化。 气体法：利用干净铬块+氯化铵+氢气，在950～1100℃通入氯化铜蒸汽进行。渗铬后的处理：在一定载荷下工作并要求一定的强度的零件，渗铬后正火处理可细化晶 粒，提高基体强度和韧性，淬火和回火处理可根据需要调整基体的性能。 2、渗B 渗硼是指将工件放在一定比例的含硼介质中加热。 适用范围：提高各种钢、铸铁和粉末冶金等材料制作的工件耐磨性。 渗后硬度：900~1200H V0.1以上。 金相组织：为致密的单相Fe2B。
关于金属材料表面处理的几种方法
【紧固件的表面处理——电镀、热镀锌、机械镀及达克罗】 紧固件的表面处理，按照其产品的要求，有许多处理的方法和种类。按表面处理方法，譬如有：涂漆、电镀、化学镀、真空涂镀、浸镀、阳极氧化、化学被膜处理、化学抛光、电解抛光、镀覆、珩磨、喷砂硬化、涂层、气相沉积、渗碳、氮化、表面淬火等；按加工技术，有物理的、化学的、电加工的、机械的、冶金的等等。目前，常用的表面处理方法有以下四种，介绍如下： 一、电镀： 将接受电镀的部件浸于含有被沉积金属化合物的水溶液中，以电流通过镀液，使电镀金属析出并沉积在部件上。一般电镀有镀锌、铜、镍、铬、铜镍合金等，有时将染黑，磷化等也包括其中。电镀中易产生氢脆，对工件机械强度影响大。 二、热镀锌（H.D.G.）： 通过将碳钢部件浸没温度约为510℃的熔化锌的镀槽内完成。其结果是钢件表面上的铁锌合金渐渐变成产品外表面上的钝化锌。但因热镀中因温度过高，钢材易产生高温退火不良影响。 三、机械镀(Mechanical plating): 机械镀是将活化剂、金属粉末、冲击介质（玻璃微珠）和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入滚筒中，借助于滚筒转动产生的机械能作用，在活化剂及冲击介质（玻璃微珠）机械碰撞的共同作用下，常温下在铁基表面逐渐形成锌镀层的过程。 四、达克罗(dacromet)： 1.锌铬膜（达克罗）防腐机理简述： 锌铬膜（达克罗）涂复工艺是一种全新的表面处理技术，又称达克罗、达克乐、达克锈、锌铬膜（达克罗）、达克曼等。在发达国家的汽车工业、土木建筑、电力、化工、海洋工程、家用电器、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、造船、军事工业等多种领域已得到极为广泛的应用。我国随着该技术的逐步推广，已在汽车、电力、锚链、公路、海洋工程等方面开始大量使用，并获得了极高的评价。锌铬膜（达克罗）液是一种水基处理液，金属件可以采用浸涂、喷刷或刷涂处理，然后送进加热炉炉固化，固化温度在300℃左右，经四十五分钟到一小时的烘烤，形成锌铬膜（达克罗），铬固化时，涂膜中的水份、有机类（纤维素）物质等挥发份在挥发的同时，依靠锌铬膜（达克罗）母液中的高价铬盐
干化学技术与应用所谓干化学是与传统的湿化学即溶液化学相对比
干化学技术与应用 所谓“干化学”是与传统的“湿化学”（即溶液化学）相对比较而言的。它是以被检测样品中的液体作为反应媒介，待测物直接与固化于载体上的干粉试剂反应的一种方式。它与传统湿化学的最大区别就在于参与化学反应的媒介不同。随着生物化学中酶的分离、提纯、存储等技术的发展，传感器、光度计和电极技术的进步，以及计算机应用的普及，干化学技术在近20年里得到了长足的进步，相对于“湿化学”，“干化学”具有如下优点： 干化学试剂载体的结构干化学试剂载体的结构分为二层结构，三层结构，和多层膜。 最简单的二层结构 用于生化分析的试剂载体最简单的是二层结构，在支持层塑料基片上有一试剂层纤维素片，在纤维素片中预固相了全部试剂。常见的是尿生化分析试剂条： 尿液中的待测成分与预固相在纤维素片上的试剂直接反应，通过反射光度计测定其颜色的改变，从而计算待测成份的浓度。这种机构只能对待测成分进行定性或半定量测定，这样就限制了它在其它须准确定量的标本的应用。 稍加改进的三层结构 在试剂层上加一多孔胶膜过滤层，其作用是将样品中的杂质过滤掉，并起保护试剂层作用。常见的是微量法测定葡萄糖的试剂条。
三层试剂载体的测定光路是通过透明的塑料基片，而不经过最上面的过滤层，这样消除了样品中干扰成分的影响，保证了待测成分测定的稳定性和准确性。 比较完善的多层膜 当代临床检验中的干化学法，最具代表性的就是多层膜法，即干化学的多层膜试剂载体。它集现代化学、光学、酶工程学、化学计量学和计算机技术于一体。 多层膜分为三种类型：比色/速率法干片、离子法干片和免疫速率法干片 1.1 介绍比色/速率法干片 比色/速率法干片主要用于常规生化项目的测定，干片模式图(图1)显示了一个临床化学比色/速率法干片模式简图。在这个试剂片中，多种反应试剂被固化在一张透明聚酯膜上，上面覆以多孔的扩散层，然后被夹在一个塑料结构中。如图所示，共有4个功能层：扩散层、试剂层、指示剂层和支持层。每个试剂片的层数视所采用的分析方法而定，干片的大小大致与一枚邮票相同，显色剂层呈现的颜色深浅与待测物浓度成正比。 扩散层：扩散层的概念最早是由柯达研究实验室Edwin Przybylowic博士提出的，是由TiO2,BaSO4和醋酸纤维素构成的100-300微米的多空聚合物，聚合物的孔径在1.5－30微米之间。扩散层的孔径和厚度将取决于特定分析的需要。扩散层的中空体积占40%－90%，这种毛细网状结构能使样品溶液快速、均匀地分布到下层。当一滴样品约10微升加在试剂片上后，毛细作用将样品迅速吸入多空扩散层，但样品在一瞬间被下面的凝胶层所排斥，因为凝胶层在接受血清组份之前，必须先生成水合物。 扩散层不仅可阻留细胞，结晶和其他小颗粒，它也可以根据需要让大分子，如蛋白质等滞留。当待检样品通过扩散层后，可以消除溶液中影响检测反应干扰物质。扩散层中的TiO2和 BaSO4.一方面可用来掩盖待检样品中的有色物质，使反射光度计的测定结果不受影响，同时这些反光化合物也给干片底层的显色层提供反射背景。在一些特定试剂片中，扩散层中还含有选择性阻留某种成份或启动某种反应的物质，以提高分析的特异性。 试剂层：在化学试剂层中，根据实际测定的需要，可由数层至数十个功能试剂层组成。反应区的功能是将待测物通过物理、化学或生物酶学等反应转化为可与显色剂结合的化合物。试剂层中按照反应的顺序涂布了不同的化学试剂，使反应按照预先的设定依次进行。针对不同检测项目的个性化设计为化学反应提供了最理想的物理和化学反应环境－这就是为什么干化学技术能够确保更准确的试验结果。尿酸干片是使用清除剂层的一个示例。清除剂层含有抗坏血酸氧化酶，用于将抗坏血酸（维生素 C）（一种内源性干扰物）转化，对试剂层中所发生反应不产生干扰。 指示剂层：反应底物进入指示剂层，在这里发生显色反应。此层包含染料或相似的指示剂，使反应产物到达指示剂层后生成了有色化合物，其颜色变化与分析物浓度成比例，被反射光检测。
表面淬火和化学热处理
表面淬火和化学热处理 表面热处理和化学热处理都是改变钢件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。表面淬火 表面淬火是通过快速加热，使钢的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就立即淬火，从而使表层获得马氏体组织，而心部仍保持原始组织。表面淬火的目的是使钢件表层获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原有的良好韧性，常用于机床主轴、发动机曲轴、齿轮等。 表面淬火所采用的快速加热方法有多种，如电感应、火焰、电接触、激光等，目前应用最广泛的是电感应加热法。 感应加热表面淬火法就是在一个感应线圈中通以一定的交流电（有高频、中频、工频三种），使感应线圈周围产生频率相同、方向相反的感应电流，这个电流称为涡流。由于集肤效应，涡流主要集中在钢件表层。由涡流所产生的电阻热是钢件表层被迅速加热到淬火温度，随即向钢件喷水，将钢件表面淬硬。 感应电流的频率愈高，集肤效应愈强烈，故高频感应加热用途最广。高频感应加热常用的频率为200~300 kHz，此频率加热速度极快，通常只有几秒钟，淬硬层深度一般为0.5~2mm，主要用于要求淬硬层较薄的中、小型零件。 感应加热表面淬火质量好，加热温度和淬硬层深度交易控制，易于实现机械化和自动化生产，缺点是设备昂贵，需要专门的感应线圈。因此，主要用于成批或大量生产的轴、齿轮等零件。化学热处理 化学热处理是将钢件置于合适的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。化学热处理的种类很多，依照渗入元素的不同，有渗碳，渗氮，碳氮共渗等，以适应不同的场合，其中以渗碳应用最广。 渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热、保温，使分解出来的活性碳原子渗入钢的表层。渗碳是采用密闭的渗碳炉，并向炉内通以渗碳剂（如煤油），加热到900~950℃，经较长的时间保温，使钢件表层增碳。渗碳件通常采用低碳钢或低碳合金钢，渗碳后渗层深一般为0.5~2mm，表层含碳量wc将增至1%左右，经淬火和低温回火后，表层硬度达到56~64HRC，因而耐磨；而心部因仍是低碳钢，故保持其良好的塑性和韧性。渗碳主要用于即承受强烈摩擦，又承受冲击或循环应力的钢件，如汽车变速箱齿轮，活塞销、凸轮、自行车和缝纫机的零件等。
金属表面处理方式详解
电镀/电泳/锌镀/发黑/金属表面着色/抛丸/喷砂/喷丸/磷化/钝化电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电泳 电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺的特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。 镀锌 镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。 电镀与电泳的区别 电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。 电泳:溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。 电泳又名——电着 (著)，泳漆，电沉积。
发黑 钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。 但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。 在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。在低温下（约3 50℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。 采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。 发蓝（发黑）的操作流程： 工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。 所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。目的是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件的抗腐蚀能力。 金属表面着色 金属表面着色，顾名思义就是给金属表面“涂”上颜色，改变其单一的、冰冷的金属色泽，代之以五颜六色，满足不同行业的不同需求。给金属着色后一般都增加了防腐能力，有的还增加了抗磨能力。但表面彩色技术主要的应用还在装饰领域，即用来美化生活，美化社会。 抛丸
金属表面化学热处理技术与应用
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金属表面化学热处理技术与应用 姓名 （南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031） 摘要：为提高金属表面机械强度和摩擦磨损性能，通常需要对材料表面进行化学热处理。此项技术正逐步朝着能源消耗低、环境污染少的方向发展。本文论述了渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等化学热处理技术在金属材料表面加工中的作用机理和应用；简介了复合处理新兴工艺并展望了化学热处理技术未来的发展方向。 关键词：化学热处理；金属材料；渗硼；电化学热处理 Metal surface chemical treatment technology and applications ZHANG Dan-ting （School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031,China）Abstract：In order to improve the mechanical strength and the friction and wear propertiesof the metal surface，it usually requires chemical treatment of the material surface．This technology is developing toward low energy consumption，less environmental pollution and direction gradually．This article discusses applications and the mechanism of metallic material’s chemical heat treatment technologies such as boronizing，carburizing，vacuum heat chemical treatment，reminders infiltration and the plasma chemical treatment；Introduce the composite processing technology briefly and outlook development of chemical treatment technology in the future．Key Words：Chemical treatment；Metallic materials：Boriding；Electrochemical heat treatment 金属材料表面化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种表面处理技术。它是利用元素扩散性能，使合金元素渗人金属表面的一种热处理工艺。其基本工艺过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，是活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层、组织和性能[1]。根据渗入元素的活性介质所处状态不同，化学热处理可分为：固体法、液体法、气体法和等离子法。 通过一定的化学热处理工艺，金属表层、过渡层与心部，在成分、组织和性能上有很大差别。强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间的相互联系有关。如渗碳表面层的碳含量及其分布、渗碳层深度和组织等均可能影响材料渗碳后的性能。 当前，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距,这种差距是深层次的。因此对化学热处理技术发展历程及现状进行全面深入的了解显得十分必要，本文列举渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等表面处理技术来说明近年来工艺发展的趋势。
金属表面处理方法
金属表面处理方法 金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中，不可避免地会被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层。同时，也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。 油污及某些吸附物，较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理，或直接用化学处理。对于严重氧化的金属表面，氧化层较厚，就不能直接用溶剂清洗和化学处理，而最好先进行机械处理。 通常经过处理后的金属表面具有高度活性，更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。为此，处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。经不同处理后的金属保管期如下： （1）湿法喷砂处理的铝合金，72h ； （2）铬酸-硫酸处理的铝合金，6h ； （3）阳极化处理的铝合金，30天； （4）硫酸处理的不锈钢，20天； （5）喷砂处理的钢，4h ； （6）湿法喷砂处理的黄铜，8h 。 一、铝及铝合金表面处理方法
[方法1] 脱脂处理。用脱脂棉沾湿溶剂进行擦拭，除去油污后，再以清洁的棉布擦拭几次即可。常用溶剂为：三氯乙烯、醋酸乙酯、丙酮、丁酮和汽油等。 [方法2] 脱脂后于下述溶液中化学处理： 浓硫酸重铬酸钾水 在60-65°C浸渍10-30min 后取出用水冲洗，晾干或在80°C以下烘干；或者在下述溶液中洗后再晾干： 磷酸10 正丁醇 3 水20 此方法适用于酚醛-尼龙胶等，效果良好。 [方法3] 脱脂后于下述溶液中化学处理： 氟化氢铵氧化铬20-26 磷酸钠浓硫酸50-60 硼酸水1000 在25-40°C浸渍，即进行水洗、干燥。本方法胶接强度较高，处理后4h 内胶接，适用于环氧胶和环氧-丁腈胶胶接。 [方法4] 脱脂后于下述溶液中化学处理：
化学热处理设备的安全技术正式版
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.化学热处理设备的安全技 术正式版
化学热处理设备的安全技术正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 钢铁零件的化学热处理，是将零件置于不同的化学活性介质中，在特定工艺温度下对其加热并保温，向工件表层内渗入化学元素，改变工作表层的化学成分与组织，获得所需要的表层使用性能。化学热处理的方法很多，下面仅就目前生产中广泛应用的气体化学热处理、液体化学热处理及辉光离子氮化生产中的安全技术作一简介。 一、气体化学热处理设备的安全技术 气体化学热处理设备主要有井式炉、周期式多用炉和连接式贯通马弗炉。可用
来进行气体渗碳、氮化、软氮化和氰化。所使用的渗剂有：甲醇、乙醇、煤油、丙酮、三乙酸胺、尿素、氨气、吸热式气氛、天然气、城市煤气等。 操作人员除必须熟悉设备的性能和安全操作规程外，还应对所采取的化学物品的性能、安全使用保管有所了解，对它们在化学热处理过程中的分解产物及对周围环境的影响也要有所了解。 气体化学热处理中的废气，都必须点燃，因为其中一般含有一氧化碳、氰氢酸、氨和不饱和烃等，点燃后即可分解。例如气体软氮化时，炉内的HCN含量为 6~8mg/m＜sup＞3＜sup＞，废气点燃后，工作环境中含HCN量仅为0~0.08mg/m＜sup
化学热处理技术
化学热处理技术应用和发展 摘要：浅谈化学热处理原理、反应机理，以及化学热处理分类、应用和发展前景、技术特点 关键词：化学热处理；碳渗；氮渗；稀土化学 前言 化学热处理是一种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。它的工艺过程一般是：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。 一、化学热处理原理 化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使活性物质的原子渗入工件的表层中，改变其表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺，是表面合金化与热处理相结合的一项工艺技术。 二、化学热处理的过程 化学热处理包括三个基本过程，即①化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；②活性原子或离子被金属表面吸收和固溶的吸收过程；③被渗元素原子不断向内部扩散的扩散过程。 (1) 分解过程 渗剂通过一定温度下的化学反应或蒸发作用，形成含有渗入元素的活性介质，然后通过活性原子在渗剂中的扩散运动而到达工件的表面。 (2) 吸收过程 渗入元素的活性原子吸附于工件表面并发生相界面反应，即活性物质与金属表面发生吸附—解吸过程。
(3) 扩散过程 吸附的活性原子从工件的表面向内部扩散，并与金属基体形成固溶体或化合物。 三、化学热处理的分类 1.按渗入元素的数量分类 （1）单元渗：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗铝，渗硅，渗锌，渗铬，渗钒等。 （2）二元渗：碳氮共渗，氮碳共渗，氧氮共渗，硫氮共渗，硼铝共渗，硼硅共渗，硼碳共渗，铬铝共渗，铬硅共渗，铬钒共渗，铬氮共渗，铝稀土共渗，铝镍共渗等。 （3）多元渗：氧氮碳共渗，碳氮硼共渗，硫氮碳共渗，氧硫氮共渗，碳氮钒共渗，铬铝硅共渗，碳氮氧硫硼共渗等。 2.按渗剂的物理形态分类 (1) 固体法：颗粒法，粉末法，涂渗法(膏剂法、熔渗法)，电镀、电泳或喷涂后扩散处理法。 (2) 液体法：熔盐法(熔盐渗、熔盐浸渍、熔盐电解)，热浸法(加扩散处理〕，电镀法(加扩散处理)，水溶液电解法。 (3) 气体法：有机液体滴注法，气体直接通人法，真空处理法，流态床处理法。 (4) 辉光离子法：离子渗碳或碳氮共渗，离子渗氮或氮碳共渗.离子渗硫，离子渗金属。 3.按钢铁基体材料在进行化学热处理时的组织状态分类 (1) 奥氏体状态：渗碳，碳氮共渗，渗硼及其共渗，渗铬及其共渗。渗铝及其共渗，渗钒、渗钦、渗错等。 (2) 铁素体状态：渗氮，氮碳共渗，氧氮共渗及氧氮碳共渗，渗硫，硫氮共渗及硫氮碳共渗，氮碳硼共渗，渗锌。 4.按渗入元素种类分类 (1) 渗非金属元素：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗硅。 (2) 渗金属元素：渗铝，渗铬，渗锌，渗钒。
金属表面处理工艺有哪些,常见金属表面处理方法
金属表面处理工艺有哪些_常见金属表面处理方法有哪些 金属表面在各种热处理、机械加工、运输的过程中，不可避免地会产生腐蚀、随着油污和杂质等，产生氧化现象，这就需要进行表面处理。 金属表面处理有很多种，按照其特性的不同可分为溶剂清洗、机械处理和化学处理三大类。根据不同氧化程度的金属表面，应采用不同的处理方式。如对于较薄的氧化层可采用溶剂清洗、机械处理和化学处理，或者直接采用化学处理，对于严重氧化的金属表面，由于氧化层较厚，如果直接采用溶剂清洗和化学处理，不但处理不彻底，还会浪费大量的清洗剂和化学剂，最好先采用机械处理。 溶剂清洗是对使用溶剂对金属表面进行清洗的一种处理方法，该方法可以有效去除工件表面的油污、杂质和氧化层，使工件表面获得清洁。经溶剂清洗后的金属表面具有高度活性，更容易受到灰尘、湿气的污染，所以处理后的工件还要进行喷涂、喷涂等表面处理，提高工件的抗腐蚀能力。 金属的表面处理有哪些？ 不锈钢：电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化 铝合金：阳极氧化、电镀、蚀刻 镁合金：电镀、钝化皮膜 钛合金：电镀、阳极氧化 锌合金：电镀、钝化 铸铝：电镀、阳极氧化 钢铁：钝化、磷化 电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电泳 电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺的特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳工艺优于其他涂装工艺。 镀锌 镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。 电镀与电泳的区别 电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。
表面化学热处理技术
化学热处理 渗碳： 为了获得高硬度、高耐磨的表面及强韧的心部，渗碳后必须进行淬火加低温回火处理。按渗碳介质可分为：气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳。 渗氮： ①渗氮层具有高硬度、高耐磨性；②渗氮层比热容打，在钢件表面形成压应力层可显著提高耐疲劳性能，渗氮层的耐疲劳性优于渗碳层；③渗氮层表面有化学稳定性高的ε相，能显著提高耐腐蚀性。 渗氮能形成性能优越的渗氮层，但由于工艺时间太长，使得生产率太低，成本高，应尽量少采用。渗氮一般用在强烈磨损、耐疲劳性要求非常高的零件，有的场合是除要求机械性能外还要求耐腐蚀的零件。 碳氮共渗（俗称“氰化”）： 按工艺温度分：低温碳氮共渗（520-580℃），工艺温度低，共渗过程是以氮原子为主、碳原子为辅的渗入过程，俗称“软氮化”；中温碳氮共渗（780-880℃）；高温碳氮共渗（880-930℃）。 优点：①与渗碳相比处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大，变形裂倾向小，能源消耗少，共渗层的疲劳性和抗回火稳定性好；②与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。 氮碳共渗： 氮碳共渗起源于西德，是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氰化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般在500-600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为“软氮化”。 氮碳共渗工艺的优点如下：①氮碳共渗有优良的性能：渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达HV570-680；渗氮钢、高速钢、模具钢共渗后硬度可达HV850-1200； 脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性和耐腐蚀性。②工艺温度低，且不淬火，工件变形小。③处理时间短，经济性好。④设备简单，工艺易掌握。存在问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。 渗硼： 渗硼是一种有效地表面硬化工艺。将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。金属零件渗硼后，表面形成的硼化物（FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2）及碳化硼等化合物的硬度极高，热稳定性。渗硼钢的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性均比渗碳和渗氮高。 渗铝： 在一定温度下使铝渗入工件表面的工艺称为渗铝。工件渗铝层的表面生成致密、坚固、连续的氧化铝薄膜，使工件内部不继续氧化。渗铝能提高工件高温抗氧化性、空气、二氧化硫气体以及其他介质中的热稳定性、耐腐蚀性和抗侵蚀性。低碳钢、铸铁、许多耐氧化钢和耐热钢、镍基耐热合金，以及钛、铜、难熔炼金属及其合金等金属材料都可以进行渗铝。 渗铬： 渗铬工艺是在高温下，将活性铬通过表面吸收及铬、铁和碳的相互扩散作用，在工作表面生成一层结合牢固的铁、铬、碳的合金。这一铬碳化物层具有良好的耐磨性，抗高温氧化性，热疲劳性，在大气、自来水、蒸汽和油品、硫化氢、硝
化学热处理
化学热处理 化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如Ｃ、Ｎ、Ｓi、Ｂ、Ａl、Ｃr、Ｗ等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可比表面淬火获得更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。 各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。 1）分解由介质中分解出渗入元素的活性原子。 2）吸收工件表面对活性原子进行吸收。吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格形成溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。 3）扩散已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表面往里迁移，形成一定厚度的扩散层。 1、渗碳: 渗层组织:淬火后为碳化物、马氏体、残余奥氏体。渗层厚度（mm），0.3～1.6，表面硬度，57～63HRC，作用与特点，提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，渗碳温度（930℃）较高，工件畸变较大；应用，常用于低碳钢、低碳合金钢、热作模具钢制作的齿轮、轴、活塞、销、链条。 渗碳件渗碳后，都要进行淬火、低温回火，回火温度一般为150～200℃。 经淬火和低温回火后，渗碳件表面为细小片状回火马氏体及少量渗碳体，硬度可达58～64HRC，耐磨性能很好。心部组织决定于钢的淬透性。普通低碳钢如15、20钢，心部组织为铁素体和珠光体，硬度为10～15HRC。低碳合金钢如 20CrMnTi心部组织为回火低碳马氏体、铁素体及托氏体，硬度为35～45HRC，具
有较高的强度、韧性及一定的塑性。 2.液体氮化 也称软氮化，低温氰化，或者氮碳共渗，在渗氮过程中，碳原子也参与，因而比一般的单一气体渗氮具有更高的渗速，在渗层表面硬度相当的情况下，氮化层的脆性也比气体氮化小，软氮化因此得名。氮化主要是往炉中加入纯氨，在200℃以上氨分解为活性氮原子，在500～580℃时，活性氮原子往钢件表面渗氮和扩散，得到0.3～0.5mm厚的高硬度、耐腐蚀、抗疲劳的氮化层。 把含碳物质和氨同时通入炉内就是碳氮共渗，又叫氰化。它兼有渗碳和氮化的性能，氰化温度低于渗碳，使工件变形小，而氰化速度比渗碳和氮化快，生产周期短。老的液体氮化法主要原料是氰化钠，所以也有叫低温氰化的，硬化层中的氮比碳的浓度高，因而氮碳共渗的称法又被广泛采用在氮化的过程中，当活性较大时，表面生成很薄的化合物层（10～30μm的ε相），随后便是γ`和扩散层。当活性较小时，表面化合物相可以不出现，从而获得得以弥散硬化为主的组织3.离子氮化 是利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面强化的氮化法。在低压的氮气或氨气等气氛中，炉体和被处理工件之间加以直流电压，使产生辉光放电，在被处理表面数毫米处出现急剧的电压降，气体中的离子，向阴极移动，当接近工件表面时，由于电压降剧降而被强烈加速，轰击工件表面，离子具有的动能转变为热能，加热了被处理的工件，同时一部分离子直接注入工件表面，一部分离子引起阴极溅射，从工件表面“溅射出”电子和原子，“溅出”的铁原子和由于电子作用而形成的原子态氮相结合，形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸发，因受
表面淬火与化学热处理工艺异同点
表面淬火与化学热处理工艺异同点 摘要：介绍表面淬火与化学热处理的工艺的不同以及各自的分类、加工方法。 关键词：表面淬火化学热处理异同点 表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织。而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些台金钢。 化学热处理是将工件表面渗进了某些化学元素的原子，改变了表层的化学成份，使表面能得到高硬度或某些特殊的物理、化学性能。而心部组织成份不变，仍保留原来的高塑性。高韧性的性能，这样在工件截面上就有截然不同的化学成份与组织性能。化学热处理生产周期长，不便于实现机械化、自动化生产，工艺复杂，质量不够稳定，辅助材料消耗多、费用大、成本高，许多情况下还需要贵重的合金钢。化学热处理只在获得表面层的更高硬度与某些特殊性能及心部的高韧性等方面优于表面淬火。 表面淬火： 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。三维网技术论坛3 N: A0 ? E/ p$ X+ i1 W! _1 K$ z 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
化学热处理
钢的化学热处理 学院：机械工程学院 班级: 机自0901班 姓名：张鹏
学号：200912030364 钢的化学热处理 作者：张鹏 班级：机自0901 班 学号：200912030364 概要： 化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部为原始成分的钢，表层则是渗入了合金元素的材料。 关键字： 热处理方法渗碳渗氮碳氮共渗 正文：化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部为原始成分的钢，表层则是渗入了合金元素的材料。心部与表层之间是紧密的晶体型结合，它比电镀等表面复护技术所获得的心、表部的结合要强得多。根据不同元素在金属中的作用，金属表面渗入不同的元素后，可以获得不同的性能。因此，金属的化学热处理，常以渗
入不同的元素来命名。常用化学热处理的方法及其使用范围如图： 一．钢的渗碳：渗碳是将零件放在具有活性碳原子的介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。 [渗碳方法]：有固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳，渗碳新技术有真空渗碳和离子渗碳等。其中气体渗碳原料气资源丰富，工艺成熟，应用最广泛。
金属件常用表面处理方法
金属件常用表面处理方法 自行车常用的表面处理方式分类 1.涂装，包含电泳涂装、静电涂装、手工涂装、静电粉末涂装及流化床粉末涂装等； 2.电镀，常用的有普通镀锌（台资企业叫UCP，有蓝锌与白锌）、彩色镀锌、镀铬（又叫CP，有亮面与雾面之分）； 3. 化学镀，主要用于塑料件，先在工件表面化学镀一层铜或镍，然后再进行后续的电镀，最后一层大多为镀铬； 4. 阳极氧化、电解着色或染色，主要是针对有色金属之铝合金，以及现在新兴起的镁合金，处理后表面形成一层致密的氧化膜，可以是金属本色，也可以染成不同的颜色，由于具有坚硬耐磨，耐腐蚀性优良的特点，一般外边不在涂装油漆或粉末； 5. 抛光、磨花、拉丝，也是针对铝合金的一种处理方式，通过机械（手工或震动抛光）或化学的（三酸或两酸化学抛光或电化学抛光）处理方式，使得铝合金表面微观变得平整，达到不同级别的平滑光亮效果，然后喷透明漆，或继续在抛光的工件表面磨花或拉丝等处理后改变外观效果再进行涂装； 6. 防锈磷化与发黑处理，不具有装饰性，目的就是为了提高工件的防锈性能，主要用在花鼓、轴承的处理； 7. 达克罗处理，又叫达克锈处理或锌铬膜，即片状锌基铬盐防护涂层，是国际上金属表面处理的一种高新技术，一种防锈性能很好的涂装方式，达克罗不用电沉积方法而将工件直接浸入达克罗处理液中，或用刷涂、静电喷涂法使处理液粘附于工件表面，然后经烧结而成的含锌、铝及铬元素的无机转化膜。主要用在小零件的防锈处理上，如螺丝螺帽等，也可应用在链条、支撑、泥除脚、车首竖杆、货架、停车架 ED电著处理意思金属表面电着色 一般来说,电镀的成膜物质是金属,电泳的成膜物质是树脂. 非金属(如塑料)可以电泳,但要求先电镀,再电泳,因为塑料的耐温较低,对电泳漆的选择就要多注意了 BED电泳, -----电泳的成膜物质是树脂
数据库技术与应用(第二版)课后答案
第1章习题参考答案 1.思考题 （1）什么是数据库、数据库管理系统、数据库系统？它们之间有什么联系？ 答：数据库是存贮在计算机的有结构的数据集合；数据库管理系统是一个软件，用以维护数据库、接受并完成用户对数据库的一切操作；数据库系统指由硬件设备、软件系统、专业领域的数据体和管理人员构成的一个运行系统。 （2）当前，主要有哪几种新型数据库系统？它们各有什么特点？用于什么领域，试举例说明？答：主要有：分布式数据库、面向对象数据库、多媒体数据库、数据仓库技术、空间数据库。 （3）什么是数据模型？目前数据库主要有哪几种数据模型？它们各有什么特点？ 答：数据模型是一组描述数据库的概念。这些概念精确地描述数据、数据之间的关系、数据的语义和完整性约束。很多数据模型还包括一个操作集合。这些操作用来说明对数据库的存取和更新。数据模型应满足3方面要求：一是能真实地模拟现实世界；二是容易为人们理解；三是便于在计算机上实现。目前在数据库领域，常用的数据模型有：层次模型、网络模型、关系模型以及最近兴起的面向对象的模型。 （4）关系数据库中选择、投影、连接运算的含义是什么？ 答： 1）选择运算：从关系中筛选出满足给定条件的元组（记录）。选择是从行的角度进行运算，选择出的记录是原关系的子集。 2）投影运算：从关系中指定若干个属性（字段）组成新的关系。投影是从列的角度进行运算，得到的新关系中的字段个数往往比原关系少。 3）连接运算：将两个关系按照给定的条件横向拼接成新的关系。连接过程是通过两个关系中公有的字段名进行的。 （5）关键字段的含义是什么？它的作用是什么？ 答：一个关系中可以确定一个字段为关键字段，该字段的值在各条记录中不能有相同的值。（如：门牌）；关键字段的作用主要是为建立多个表的关联和进行快速查询。 （6）什么是E-R图？E-R 图是由哪几种基本要素组成？这些要素如何表示？ 答：E-R图也称实体-联系图(Entity Relationship Diagram)，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。构成E-R图的基本要素有3种，即实体、属性和联系。其表示方法为：用矩形框表示现实世界中的实体，用菱形框表示实体间的联系，用椭圆形框表示实体和联系的属性，实体名、属性名和联系名分别写在相应框。 ABAAC ABCAA 第2章习题解答 1. 思考题 （1）在SQL Server 2008中的数据库中包含哪些对象？其中什么对象是必不可少的？其作用又是什么？ 答：SQL Server 2008中的数据库对象主要包括数据库关系图、表、视图、同义词、可编程性、Service Broker、存储和安全性等。其中表对象是必不可少的。表是由行和列构成的集合，用来存储数据。 （2）SQL Server提供的系统数据库master它的作用是什么？用户可以删除和修改吗？为什么？答：master 数据库记录SQL Server 系统的所有系统级信息。主要包括实例围的元数据、端点、服务器和系统配置设置以及记录了所有其他数据库的存在、数据库文件的
金属表面处理技术
金属表面处理技术 近年来，金属表面处理技术获得了迅速发展，已广泛应用于众多领域。在表面处理技术及工程中，前处理占有极为重要的地位，他不仅作为表面处理前的一种"预处理工序"不可或缺，而且与后续表面处理的成败密切相关。 除油、除锈、磷化、防锈等基体前处理是为金属涂层技术、金属防护技术做准备的，基体前处理质量对此后涂层制备和金属的使用有很大的影响。例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，其结果是防腐蚀能力相差大约一倍。可见除油、除锈、防锈、磷化等前处理对涂层的防锈能力和金属的防护能力起着至关重要的作用。 基体前处理的目的：一是增加涂层与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂层的功能如防腐蚀、防磨损及润滑等特殊功能。 随着金属加工业、铁路制造业、汽车行业的飞速发展，对生产各种金属制品及铁路、汽车零部件产品的质量有了更高要求，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足金属加工及涂装的基本要求。只有采用标准的前处理生产工艺，才能使钢铁表面形成一层标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足金属加工和涂装处理的质量要求。因此，选用低成本、低能耗、高品质的金属前处理产品，是企业保证涂装质量和防护质量稳定与否的重要因素。 钢铁表面前处理工艺的必然： 钢铁表面在轧制或应用过程中，其表面有不同程度的油脂、氧化皮或铁锈等杂质的存在，在进行加工和涂装处理前，需对其进行清除处理，然后才能作为商品进行销售。如果不这样做就会严重地影响产品的外观质量和使用寿命，失去产品的竞争能力。如果钢铁表面未经处理就进行涂装，其涂层内的氧化皮、铁锈或油脂被涂层所掩盖，不久就会出现涂层脱落等现象，使所销售的产品呈现出锈迹斑斑的外观，失去了产品在市场上的竞争能力，因此钢铁表面进行前处理的必然性已引起广大企业的极大重视。
常用金属表面处理方式
表面处理方式： 金属： 1.喷砂 喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。工厂里也叫吹砂，不仅去锈，还可以顺带除油，对涂装来说非常有用。常用于零件表面除锈；对零件表面修饰（市场卖的小型的湿式喷砂机就是这个用途，砂粒通常是刚玉，介质是水）；在钢结构中，应用高强螺栓进行联接是一种比较先进的方法，由于高强联接是利用结合面之间的摩擦来传力的，所以对结合表面的质量要求很高，这时必须用喷砂对结合表面进行处理。 喷砂用于形状复杂，易于用手工除锈，效率不高，现场环境不好，除锈不均匀。 一般的喷砂机都有各种规格的喷砂枪，只要不是特别小的箱体，都可以把枪放进去打干净。压力容器的配套产品—封头采用喷砂方式清除工件表面的氧化皮，石英砂的直径为1.5m m～3.5mm. 有一种加工就是利用水作载体，带动金刚砂来加工零件的，就是一种喷砂。 2.喷塑 喷塑是为了提高防腐蚀能力，与喷砂结合更好，主要是因为结合力提高了导致质量提高。可以增加防锈和美观效果 3.氮化和软氮化 氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h），但渗层薄（一般在0.4以下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。 气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。 辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。 变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。 为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。 软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。 1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为的扩散层，它主