钢的化学热处理
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钢的化学热处理
材料：低碳钢表面渗碳 热处理状态：930℃气体渗碳3小 时（煤油分解），罐中退火
组织说明
腐蚀方法：4％硝酸酒精溶液腐蚀 放大倍数：500×
18 渗碳层过渡区（亚共析区）
组织特征：黑色块状为珠光体， 白色块状为铁素体，过渡区中珠 光体逐步减少，铁素体增多。组 织特点是将钢加热至单相的奥氏 体区，使碳原子渗入钢件表面， 根据渗碳气氛的浓度及时间，表 面的含碳量可达过共析或共析、 亚共析成分。本试样的表层为共 析成分，次表层及过渡区的含碳 量逐步减小。 材料：低碳钢表面渗碳 热处理状态：930℃气体渗碳3小 时（煤油分解），罐中退火
组织说明
24
未腐蚀渗硼层（微差干涉照明）
116
组织特征：下边黑色区域为试样 边缘，表层彩色“指状”为铁硼化 合物，上部为基体未腐蚀。组织 特点是将钢加热至单相的奥氏体 区，使硼原子渗入钢件表面，与 铁形成化合物（FeB）,又称硼针 并深深楔入基体中。 材料：T8钢表面渗硼 热处理状态：950℃固体渗硼 6小时，正火 腐蚀方法：未腐蚀 放大倍数：200× 用微差干涉 衬度照明观察
热处理状态：930℃气体渗碳3小 时（煤油分解），罐中退火
组织说明
腐蚀方法：4％硝酸酒精溶液腐蚀 放大倍数：200×
10 渗碳层
组织特征：左下角为试样边缘， 表层彩色区域为共析成分的珠光 体，右上角区域的白色块状为亚 共析区的铁素体。组织特点是将 钢加热至单相的奥氏体区，使碳 原子渗入钢件表面，根据渗碳气 氛的浓度及时间，表面的含碳量 可达过共析或共析,亚共析成分。 本试样的表层为共析成分，次表 层及过渡区的含碳量逐步减小。
组织说明
04 渗碳层过渡区
组织特征：左下角的彩色区域为 次表层共析成分的珠光体，右上 角区域的白色块状为亚共析区的 铁素体。组织特点是将钢加热至 单相的奥氏体区，使碳原子渗入 钢件表面，根据渗碳气氛的浓度 及时间，表面的含碳量可达过共 析或共析、亚共析成分。本试样 的表层为过共析成分，因出现网 状二次渗碳体组织，次表层及过 渡区的含碳量逐步减小。
组织说明
腐蚀方法：4％硝酸酒精溶液腐蚀 放大倍数：500×
18 渗碳层过渡区（亚共析区）
组织特征：黑色块状为珠光体， 白色块状为铁素体，过渡区中珠 光体逐步减少，铁素体增多。组 织特点是将钢加热至单相的奥氏 体区，使碳原子渗入钢件表面， 根据渗碳气氛的浓度及时间，表 面的含碳量可达过共析或共析、 亚共析成分。本试样的表层为共 析成分，次表层及过渡区的含碳 量逐步减小。 材料：低碳钢表面渗碳 热处理状态：930℃气体渗碳3小 时（煤油分解），罐中退火
组织说明
24
未腐蚀渗硼层（微差干涉照明）
116
组织特征：下边黑色区域为试样 边缘，表层彩色“指状”为铁硼化 合物，上部为基体未腐蚀。组织 特点是将钢加热至单相的奥氏体 区，使硼原子渗入钢件表面，与 铁形成化合物（FeB）,又称硼针 并深深楔入基体中。 材料：T8钢表面渗硼 热处理状态：950℃固体渗硼 6小时，正火 腐蚀方法：未腐蚀 放大倍数：200× 用微差干涉 衬度照明观察
热处理状态：930℃气体渗碳3小 时（煤油分解），罐中退火
组织说明
腐蚀方法：4％硝酸酒精溶液腐蚀 放大倍数：200×
10 渗碳层
组织特征：左下角为试样边缘， 表层彩色区域为共析成分的珠光 体，右上角区域的白色块状为亚 共析区的铁素体。组织特点是将 钢加热至单相的奥氏体区，使碳 原子渗入钢件表面，根据渗碳气 氛的浓度及时间，表面的含碳量 可达过共析或共析,亚共析成分。 本试样的表层为共析成分，次表 层及过渡区的含碳量逐步减小。
组织说明
04 渗碳层过渡区
组织特征：左下角的彩色区域为 次表层共析成分的珠光体，右上 角区域的白色块状为亚共析区的 铁素体。组织特点是将钢加热至 单相的奥氏体区，使碳原子渗入 钢件表面，根据渗碳气氛的浓度 及时间，表面的含碳量可达过共 析或共析、亚共析成分。本试样 的表层为过共析成分，因出现网 状二次渗碳体组织，次表层及过 渡区的含碳量逐步减小。
钢的化学热处理
3. 渗氮的特点 （1）高硬度和高耐磨性 渗氮： 70HRC 500℃ 渗碳：60~62HRC 200℃ （2）高的疲劳强度 残余压应力 （3）变形小而规律性强 铁素体状态下进行 无需热处理 变形原因只有渗氮层的体积膨胀
（4）较好的抗咬合能力 高硬度 高温硬度 （5）较高的抗蚀性能 ε化合物层（化学稳定性高而且非常致密） 缺点： 处理时间长：生产成本高 渗氮层薄：不能承受太高的接触应力和冲 击载荷，脆性大
3. 硬度法 取样并进行表面处理 垂直于渗碳表面测量维氏硬度（试验力为 9.8N），做出硬度与至表面距离关系曲线， 以硬度大于550HV之层深作为有效渗碳层 深度。 优点：测量便捷、结果精确、设备简单
七．渗碳件的常见缺陷 1. 表面硬度偏低 原因：表面脱碳或出现了非马氏体组织 2. 渗碳层深度不足或不均匀 原因：渗碳温度偏低、渗碳时间过短、炉内 碳势偏 低 不均匀：炉气循环不良或温度不均
（2）二次加热淬火 定义：工件渗碳冷却后两次加热淬火。 淬火温度的选择：一次淬火加热温度一般为心部 成分的Ac3以上，目的是细化心部组织，消除表层 网状碳化物；二次淬火一般加热到Ac1以上，使渗 层获得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获 得高强度和高耐磨性。 缺点：工艺复杂、成本高、效率低，变形大 适用：要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零 件
四．渗氮用钢及渗氮强化机理 1. 38CrMoAl 普通碳钢渗氮后无法获得高硬度高耐磨性 铬、钼、铝合金元素在渗氮时可形成硬度 很高，弥散分布的合金氮化物 38CrMoAl缺点：加工性差；淬火温度较高； 易于脱碳；渗氮后脆性较大
2. 强化机理 氮和合金元素原子在α 相中偏聚，形成混合G.P区， 成盘状，与基体共格，引起较大点阵畸变，从而使 硬度提高。 Fe16 N2 型过渡氮化物析出，也会引起硬度的强 烈提高。
钢的化学热处理名词解释
钢的化学热处理名词解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可如下所示：热处理是一种通过加热和冷却的工艺，用于改善金属材料的特性和性能。
尤其在钢材的制造和加工过程中，热处理是至关重要的一步。
通过对钢材进行化学热处理，可以使其具有更高的强度、更好的耐腐蚀性、更优异的机械性能等一系列优点。
钢的化学热处理是指通过控制钢材的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能。
在热处理过程中，钢材经历了加热、保温和冷却三个阶段。
加热阶段将钢材加热至一定温度，使其达到适宜的热处理温度。
保温阶段是使钢材在一定温度下保持一定时间，使其组织结构发生变化。
冷却阶段是将钢材迅速冷却，以固定其新形成的组织。
通过钢的化学热处理，可以实现钢材硬化、退火、淬火等不同的组织和性能调整。
例如，通过调整钢材的加热温度、保温时间和冷却速度，可以使钢材具有更高的强度和硬度，适用于制造高强度的机械零件和工具。
反之，如果需要提高钢材的韧性和可加工性，可以进行退火处理。
此外，钢的化学热处理还可以改善钢材的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
钢的化学热处理在工业领域具有广泛的应用。
它被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造、机械制造等行业。
通过热处理，可以使得钢材在各种恶劣的工作环境下具有更好的性能和耐久性。
此外，钢材通过不同的化学热处理方法，还可以实现特定的性能要求，如减轻内应力、消除残余应力等。
综上所述，钢的化学热处理是一项重要的工艺，通过加热和冷却过程的控制，可以改善钢材的性能和特性，满足不同领域对钢材性能的要求。
其广泛的应用和重要性使得研究和理解钢的化学热处理成为一个重要的课题。
1.2文章结构2. 正文2.1 热处理热处理是一种通过加热和冷却钢材来改变其物理和化学性质的工艺。
它是钢材加工过程中非常重要的一步，可以通过控制加热温度、冷却速率和持续时间等参数，使钢材具有所需的性能和组织结构。
在热处理过程中，钢材经历了一系列的相变和组织变化，从而达到特定的力学性能和耐用性。
第6章 钢的热处理
加工性能；节省金属降低成本。 4 热处理分类
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
钢的化学热处理
能获得具有特殊性能的表面层
如耐腐蚀性、耐磨性等
精品课件
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㈢ 化学热处理的分类
目前工业上广泛使用的化学热处理方法，就是在钢 件表面渗入一种或多种元素，即渗入法。
根据所渗入的元素，可以将化学热处理分为渗碳、 渗氮、渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。
如果同时渗入两种以上的元素，则称之为共渗，如 碳氮共渗、铬硅铝共渗等。
比表面淬火 硬化方法的
效果更好
可获得适应零 件多种性能要 求的表面层
提高表面硬度 时，仍能保持 心部处于较好 的韧性状态
化学热处理同 时改变钢件表 层的化学成分
与组织
精品课件
如果渗入元 素选择适当
6
⑵ 提高零件的疲劳强度
渗碳、渗氮、软氮化和碳氮共渗等方法，都可使 钢零件在表面强化的同时，在零件表面形成残余 压应力，有效地提高零件的疲劳强度。
钢的化学热处理
精品课件
1
11.1 化学热处理概述
㈠ 化学热处理的概念
钢的化学热处理：是将钢件置于特定的活性介质 中加热保温，使一种或几种元素渗入钢件表层， 从而改变钢件表层化学成分和组织，达到改进表 面性能，满足技术要求的热处理过程。
机械零件的失效和破坏，大多数都萌发在工件的
表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、
精品课件
15
㈠ 渗碳原理 ⑴ 渗碳介质的分解
工业气体渗碳方法的主要类型
可控气氛＋碳氢化合物气体
含碳的有机液体
在炉中产生所需要的渗碳气氛
气氛的主要组成物都是CO、CO2、CH4、H2和H2O 等5种气体； 其中CO和CH4起渗精碳品作课件用，其余的起脱碳作用。 16
在渗碳炉中，与渗碳有关的最主要反应有如下四个
钢的热处理
实际加热或冷却时存在着过冷或过热 现象，因此将钢加热时的实际转变温 度分别用Ac1、Ac3、Accm表示;冷却时 的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
由于加热冷却速度直接影响转变温度 ，因此一般手册中的数据是以3050℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变； 另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工 艺分类如下：
、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
上贝氏体转变过程
上贝氏体转变过程观察
当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成 针状，由于碳原子扩散能力低,其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁 素体的一定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类 型改变是通过切变实现的。
使切变部分的形状和体积发生变化，引起相 邻奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产 生浮凸现象。
马氏体转变 切变示意图
马氏体转变产生的表面浮凸
⑶ 降温形成 马氏体转变开始的温度称上马氏
体点，用Ms 表示.
马氏体转变终了温度称下马氏体 点，用Mf 表示.
只要温度达到Ms以下即发生马氏 体转变。
在Ms以下，随温度下降,转变量 增加，冷却中断,转变停止。
核率越高, 晶粒越细. ⑶合金元素：
由于加热冷却速度直接影响转变温度 ，因此一般手册中的数据是以3050℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变； 另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工 艺分类如下：
、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
上贝氏体转变过程
上贝氏体转变过程观察
当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成 针状，由于碳原子扩散能力低,其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁 素体的一定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类 型改变是通过切变实现的。
使切变部分的形状和体积发生变化，引起相 邻奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产 生浮凸现象。
马氏体转变 切变示意图
马氏体转变产生的表面浮凸
⑶ 降温形成 马氏体转变开始的温度称上马氏
体点，用Ms 表示.
马氏体转变终了温度称下马氏体 点，用Mf 表示.
只要温度达到Ms以下即发生马氏 体转变。
在Ms以下，随温度下降,转变量 增加，冷却中断,转变停止。
核率越高, 晶粒越细. ⑶合金元素：
第六章 钢的热处理
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
钢的化学热处理
影响分解反应速度的因素：反应的本身、温度、浓度 、催化剂等 加快分解反应：升高温度、加大反应物浓度、加入催
渗剂
吸收: 析出的活性原子克服表面能垒进入金属表面， 形成固溶体或化合物。
Fe〃[C]吸附 → Fe〃C溶
溶解
3Fe〃[C]吸附 → Fe3C
化合
吸收必须进行得足够快，否则会因发生其它反应而失去活性 。 吸收能力与钢的表面活性有关，表面缺陷多（位错、晶界露 头）、粗糙、干净无污染则表面活性高，吸附力强，可促进化 学热处理。
常用的气体介质：天然气、煤气、液化石油气。
使用时，直接通入炉罐里。 CH4→2H2+[C]
2CO→CO2+[C]
CO+H2→H2O+[C]
良好的渗碳介质应具备下列条件：
价格低廉，安全卫生，易于获取； 具有较好的活性，既保证能获得较高的渗碳速度，同时不致使
渗碳层碳浓度过高，而造成大量的过剩碳化物；
5）化学催渗：渗剂中加入一定的化学药剂或触媒剂以加速分解或吸收过程
6）物理催渗：eg:高频电场下的扩散。
化学热处理进行的条件:
1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力 2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的 溶解度或能与之化合, 形成化合物。
分解、吸收、扩散三者的协调进行是确保化学热处理成功进行的关键。
产生的“碳黑”“焦炭”少。 渗碳剂分解产物中如果含有较多的不饱和碳氢化合物易形成过
多的碳黑附着在零件表面，使渗碳不均匀；附着在炉壁上，使
炉罐导热性差，从而使渗碳速度降低，同时也增加清理时的麻 烦。 含硫量低。
举例：
18CrMnTi钢汽车后桥主动伞齿轮渗碳工艺
固体渗碳：
渗剂
吸收: 析出的活性原子克服表面能垒进入金属表面， 形成固溶体或化合物。
Fe〃[C]吸附 → Fe〃C溶
溶解
3Fe〃[C]吸附 → Fe3C
化合
吸收必须进行得足够快，否则会因发生其它反应而失去活性 。 吸收能力与钢的表面活性有关，表面缺陷多（位错、晶界露 头）、粗糙、干净无污染则表面活性高，吸附力强，可促进化 学热处理。
常用的气体介质：天然气、煤气、液化石油气。
使用时，直接通入炉罐里。 CH4→2H2+[C]
2CO→CO2+[C]
CO+H2→H2O+[C]
良好的渗碳介质应具备下列条件：
价格低廉，安全卫生，易于获取； 具有较好的活性，既保证能获得较高的渗碳速度，同时不致使
渗碳层碳浓度过高，而造成大量的过剩碳化物；
5）化学催渗：渗剂中加入一定的化学药剂或触媒剂以加速分解或吸收过程
6）物理催渗：eg:高频电场下的扩散。
化学热处理进行的条件:
1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力 2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的 溶解度或能与之化合, 形成化合物。
分解、吸收、扩散三者的协调进行是确保化学热处理成功进行的关键。
产生的“碳黑”“焦炭”少。 渗碳剂分解产物中如果含有较多的不饱和碳氢化合物易形成过
多的碳黑附着在零件表面，使渗碳不均匀；附着在炉壁上，使
炉罐导热性差，从而使渗碳速度降低，同时也增加清理时的麻 烦。 含硫量低。
举例：
18CrMnTi钢汽车后桥主动伞齿轮渗碳工艺
固体渗碳：
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钢 号 气体渗碳
静 的耐疲劳强度和抗压强度。此 外， 气体碳氮共渗还具有加热温 度低、 零件变形小、 生产周期短 等优点。目前逐渐使用气体碳氮 共渗来代替有毒的液体氰化和 渗碳处理， 这不仅有利于提高产 品质量， 降低成本， 而且对改善 劳动条件、实现操作机械化、 自 动控制等都有很大好处。 附表 . 是几种活塞销气体 渗碳的热处理工艺， 仅供参考。 （ 续完 ）
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氮化与一般氮化相比， 还有一个 突出的优点： 软氮化表层硬而不 脆， 具有一定的韧性， 不容易发 生剥落现象。但软氮化也有缺 点： 氮化层厚度比较薄， 仅仅为
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件。为了保证工件心部具有较高 的韧性，渗碳用钢是含碳量为
"’&.1#"’.$1 的 低 碳 钢 和 低 碳 合 金钢， 如 &$、 ."23(， ."23.45(， 渗碳层的含 ."*6， ."*62345 等。
碳量及厚度对热处理零件的性 能有很大影响。零件表面碳含量 低， 淬火后低温回火所得到的硬 度低， 耐磨差； 零件表面含碳量 过高， 渗碳层出现大量块状或网 状的碳化物，会使脆性增加， 容 易在冲击负荷时剥落。因此， 表 面层含碳量最好在 "’7$1#&’"$1 范围内。 （待 续）
附表 ! 齿轮渗碳层深度 模数 < $"(
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46 #<= 等 合 金 元 素 的 钢 ! 如 &246<=:; 是一比较典型的氮化 钢 " 还 有 &(46<= #!246#89 等
也经常作为氮化钢 ! 近年来国内 又 在 试 验 研 究 0 #>8 的 氮 化 处 理 ! 因为 :; #46 #<=#0 #>8 等 合 金元素极容易与氮元素形成 细颗粒 " 结构细密 # 分布均匀 # 硬 度很高而且非常稳定的各种氮 化物 " 这些氮化物对氮化钢的性 能起着主要作用 ! 氮化层薄且脆 " 因此要求有 较高强度的心部组织 " 应先进行 调质处理 " 提高心部力学性能和 氮化层质量 ! $ 待续 %
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故障诊断
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（!） 钢的化学热处理
王 （软氮化） 。这是 !"活性氮化 一种较新的化学热处理工艺。它 的原料越来越多地采用无毒尿 素。软氮化处理的温度不超过 处理时间很短， 仅 ’()*， #$%& ， 与一般气体氮化相比， 处理时间 明显缩短。软氮化处理后， 零件 变形很小， 处理前后零件精度没 有变化， 力学性能提高很多。试 验证明， !%+, 钢经软氮化处理后 比一般淬火、 回火的抗磨能力提 高约 #%- ；铸铁经软氮化处理， 其抗磨能力提高更多。不仅如 此， 软氮化处理后的零件在耐疲 劳、 耐腐蚀性等方面都有不同程 度的提高， 高速钢刀具经软氮化 处 理 后 ， 使 用 寿 命 提 高 ’%%- ；
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目前应用最广泛的气体氮化法 是将氨气加热分解出活性氮原 子 &#’" 钢 表 面 形 成 氮 化 层 " 并 向心部扩散! 氨的分解反应如 下(
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&" 氮化用钢与氮化处理技术
条件 ! 氮化用钢通常是含有 :; #
共渗温度比渗碳低，速度快， 比 氮化的速度也快得多。 气体碳氮共渗工艺一般是 将渗碳气体、氨气同时通入炉 中， 共渗温度 02%& ， 保温 !(#*， 预冷到 0.%(0!%& 淬油，渗层深 度为 %"$(%"011。 气体碳氮共渗主要应用于 低合金钢制造的重、中负荷齿 轮。试验证明， 气体碳氮共渗层 不仅比渗碳层有较高的耐磨性， 而且兼有一定的耐腐蚀性、 较高
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钢的化学热处理 8!/
王 当工件表面要求有某些力 学物理化学性能时， 如工件表面 除了要求有高的硬度与耐磨性 外， 还要有高的耐腐蚀、 耐热性 能及疲劳强度等。仅仅采用表面 淬火是很难实现的。 化学热处理是将工件放在 某种化学介质中加热、保温、 冷 却， 使介质中的某些元素渗入工 件表面， 改变工件表面层的化学 成分， 从而使其表面具有与心部 不同的性能。这类热处理的特点 是，表面层既有组织的变化， 又 有成分的变化。 化学热处理工艺较多， 渗入 钢中元素不同， 钢的表面性能也 不同。渗碳、 碳氮共渗 （氰化） 可 提高钢的耐磨性； 氮化、 渗铬表 面特别硬， 可显著提高耐磨性和 耐腐蚀性；渗硫可提高减摩性； 渗硅可提高耐酸性； 渗铝可提高 耐热抗氧化性；渗硼表面特别 硬。可提高耐磨性和耐腐蚀性 等。 在汽车机床行业中， 最常用 的化学热处理工艺有渗碳、 氮化 和气体碳氮共渗 （气体氰化） 。 一、 钢的渗碳 渗碳时把工件放入渗碳炉 中， 在 !""#!$"% 加 热 、 保温， 使 勇 受热分解， 或用天然气、 煤气等 气体进行热分解， 产生活性碳原 子而起到渗碳作用。 渗碳法所用渗碳剂分为固 体渗碳、气体渗碳和液体渗碳， 但液体渗碳应用较少， 目前已被 氰化所取代。 这种方法生产率高、 劳动条 件较好，渗碳质量容易控制， 并 易于实现自动控制， 所以在工业 生产中得到广泛的应用。 渗碳热处理工艺中最主要 的工艺因素是加热温度和保温 时 间 。 渗 碳 温 度 一 般 为 !"" # 时间愈 !$"%。在这样的温度下， 长， 渗碳层愈深。不同的渗碳深 度所需要的时间是不同的。例如 得 到 "’$#.00 的 渗 碳 深 度 ， 用 固体渗碳法需 $#&$ 小时，而用 气体渗碳法仅需 ,#! 小时。渗碳 保温时间， 要根据零件要求碳层 深度及所采用的渗碳方法等来 决定。 工件表面层增加含碳量，齿轮、 活塞销等零件就是采用渗碳处 理。
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