表面淬火和变形强化
常见金属表面处理的种类及工艺、作用
金属表面处理的种类及工艺1、表面处理工艺简介：利用现代物理、化学、金属学和热处理等学科的技术来改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化组合，以达到预定性能要求的工艺方法，称为表面处理工艺。
表面处理的作用：提高表面耐蚀性和耐磨性，减缓、消除和修复材料表面的变化及损伤；使普通材料获得具有特殊功能的表面；节约能源、降低成本、改善环境。
2、金属表面处理工艺分类：总共可以分为4大类：表面改性技术、表面合金化技术、表面转化膜技术和表面覆膜技术。
一、表面改性技术1、表面淬火表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。
表面淬火的主要方法有火焰淬火和感应加热，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰等。
2、激光表面强化激光表面强化是用聚焦的激光束射向工件表面，在极短时间内将工件表层极薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，又在极短时间内冷却，使工件表面淬硬强化。
激光表面强化可以分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔覆处理等。
激光表面强化的热影响区小，变形小，操作方便，主要用于局部强化的零件，如冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。
3、喷丸喷丸强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面上，犹如无数个小锤锤击金属表面，使零件表层和次表层发生一定的塑性变形而实现强化的一种技术。
作用：提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等；用于表面消光、去氧化皮；消除铸、锻、焊件的残余应力等。
4、滚压滚压是在常温下用硬质滚柱或滚轮施压于旋转的工件表面，并沿母线方向移动，使工件表面塑性变形、硬化，以获得准确、光洁和强化的表面或者特定花纹的表面处理工艺。
应用：圆柱面、锥面、平面等形状比较简单的零件。
5、拉丝拉丝是指在外力作用下使金属强行通过模具，金属横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸的表面处理方法称为金属拉丝工艺。
表面淬火定义
表面淬火定义表面淬火是一种金属热处理技术，通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其表面形成一层具有较高硬度和耐磨性的淬火层。
这种技术广泛应用于各种机械零件和工具的制造中，能够提高其使用寿命和性能。
表面淬火的过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将金属材料加热到适当的温度，以激活材料内部的晶体结构。
然后，通过保温使材料中的晶体结构重新排列，形成一种具有高硬度的相态结构。
最后，通过迅速冷却来固定这种相态结构，使其在表面形成一层淬火层。
表面淬火的关键是控制加热和冷却的速度。
加热温度和时间的选择需要根据金属材料的性质和要求进行调整。
过高的温度和时间可能导致材料内部的晶体结构发生变化，影响淬火效果；过低的温度和时间则无法激活和重组晶体结构。
冷却过程一般采用水、油或盐浴等介质，通过迅速吸热来实现快速冷却。
冷却介质的选择取决于材料的类型和形状。
表面淬火的优点是能够在保持材料的韧性和强度的同时，提高其硬度和耐磨性。
淬火层的硬度一般远高于材料的基体，能够有效抵抗磨损和变形。
因此，表面淬火广泛应用于汽车发动机零件、工具刀具、轴承等高负荷和高磨损的零件制造中。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项。
首先，淬火层的深度一般较浅，只有几个毫米左右，对于需要较深淬火层的零件不适用。
其次，淬火过程中会产生应力，可能导致材料的变形和开裂。
因此，在淬火后需要进行适当的回火处理，以减缓应力并提高材料的韧性。
最后，表面淬火的工艺要求较高，需要严格控制加热和冷却的参数，以保证淬火效果的稳定性和一致性。
表面淬火是一种能够提高金属材料硬度和耐磨性的热处理技术。
通过控制加热和冷却的过程，能够在材料表面形成一层具有高硬度的淬火层。
这种技术在机械制造和工具制造中得到广泛应用，能够提高零件的使用寿命和性能。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项，需要在实际应用中进行合理选择和控制。
表面强化ppt
surface strengthening
组员：安
研究目的
材料的失效,如,疲劳、磨 损、腐蚀、氧化、烧损以 及辐射损伤等,一般都是 从表面开始的,表面的局 部损坏又很快造成整个零 件失效,最终导致设备停 产。
表面强化
改善机械零件和构件表面性能、提高疲劳强度 和耐磨性能，提高耐腐蚀性能的工艺方法，又 叫表面处理。
表面机械处理
原理：通过机械手段在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变
硬化层，微观是晶粒间产生位错，晶粒变形或破碎——细晶强化。
方法：喷丸，表面锤击，表面滚压，
内挤压，超声冲击。
应用：1.使模具表面产生冷作硬化
磨损性能，从而提高模具使用寿命。
2. 改善模具表面粗糙度 3.提高模具疲劳强度，抗冲击，
• 表面强化的优势
表面，形成表面合金层的工艺。
种类：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗硼，渗金属
越王勾践剑历经2500年未生锈，且吹可断发，原因是什么？
越王勾践剑的主要成分是铜、锡以 及少量的铝、铁、镍、硫组成的青 铜合金。 通过对菱形花纹的成分、结构等进 行分析测试，剑身菱形花纹处含硫 高，推测采用化学方法——硫化 工艺，硫化铜可以防止锈蚀，以保 持花纹的艳丽，千年不锈。
中国在战国时代已经 开始对钢进行淬火。 利用大豆中分解出来 的 N ,C 元素富化烧红的 铁剑表面,以增强其强度 和韧性。 飞机 在飞行， 停飞 中，遇到空气摩擦升温 到200°C，因而飞机蒙 皮的表面涂上高聚物涂 料使其免受环境介质腐 蚀，减少阻力。
表面热处理
• 表面淬火 • 感应加热热处理
• 渗碳、渗氮 表面化学处理 • 渗金属 • 喷丸 表面机械处理 • 和滚压等
• 根据需要,改善材料的表面性能,会有效地延长使用寿命。 • 节约资源,提高生产力,减少环境污染。 • 最大优势是能制备出优于本体材料性能的 表面功能薄层, 其厚度 一般为几微米到几毫米,却使零件具有了更高的耐面技术正在蓬勃发展,
表面强化工艺
表面强化工艺
是一种通过某种工艺手段使零件表面获得与基体材料不同的组织结构和性能的技术。
这种技术可以提高零件的硬度、强度、耐磨性、疲劳强度以及抗冲击性能等，从而延长零件的使用寿命，节约稀有、昂贵材料，并促进高新技术的发展。
常见的表面强化方法有以下几种：
1. 喷丸强化：通过高速喷射具有一定硬度的丸粒（如钢丸、玻璃丸等）对零件表面进行冲击，使其产生冷态塑性变形，从而提高硬度和抗磨性。
2. 滚压加工：利用滚压工具在零件表面形成一定的压缩层，提高其硬度和抗磨性。
滚压加工包括滚压、滚磨、滚光等方法。
3. 液体磨料强化：采用一种特殊的液体介质（如珩磨油、乳化液等），其中含有具有一定硬度的磨料颗粒。
通过液体介质对零件表面进行磨擦，使表面产生冷态塑性变形，从而提高硬度和抗磨性。
4. 表面热处理：通过改变零件表面层的组织结构，使其获得一定的硬度和强度。
常见的表面热处理方法有淬火、回火、渗碳、渗氮等。
5. 化学表面处理：通过化学方法改变零件表面的组织结构和性能，如化学镀、化学转化膜等。
表面强化工艺是一种通过各种方法提高零件表面性能的技术，可以延长零件的使用寿命，节约材料，并提高零件的性能。
在汽车制造、航空航天、机械制造等领域有广泛的应用。
提高材料硬度的热处理方法
提高材料硬度的热处理方法热处理是一种通过改变材料的组织结构来提高其硬度和强度的方法。
在工业生产中，热处理是非常常见的一种工艺。
本文将介绍几种常见的热处理方法，以提高材料的硬度。
1. 淬火淬火是一种常见的热处理方法，通过迅速冷却材料，使其形成硬脆的组织结构。
淬火可分为水淬、油淬和气体淬三种方式。
水淬速度最快，能够得到最高的硬度，但易产生变形和开裂。
油淬速度适中，可以获得较高的硬度和一定的韧性。
气体淬速度最慢，可以得到较低的硬度，但具有较高的韧性。
淬火后的材料通常需要进行回火处理，以减轻内应力和提高韧性。
2. 碳化物沉淀强化碳化物沉淀强化是一种常用的提高材料硬度的方法。
通过在材料中加入一定的碳元素，并进行适当的热处理，使碳元素与金属元素结合形成碳化物。
碳化物的形成能够增加材料的硬度和强度。
常用的碳化物有碳化铬、碳化钨等。
碳化物的形成需要适当的温度和时间，过高的温度和时间会导致过量的碳化物形成，从而降低材料的韧性。
3. 固溶处理固溶处理是一种常用的提高材料硬度的方法，适用于固溶体形成的合金材料。
固溶处理通过加热材料至一定温度，使溶质原子均匀地分布在基体中，并形成固溶体。
固溶体的形成能够提高材料的硬度和强度。
固溶处理后的材料通常需要进行时效处理，以进一步提高硬度和强度。
4. 冷变形冷变形是一种通过塑性变形来提高材料硬度的方法。
冷变形可以通过冷轧、冷拉、冷挤等方式进行。
冷变形可以显著提高材料的硬度和强度，同时也会导致材料的塑性变差。
冷变形后的材料通常需要进行退火处理，以恢复其塑性。
5. 熔融处理熔融处理是一种通过在材料表面形成液态金属层来提高材料硬度的方法。
熔融处理可以通过火焰喷涂、电弧喷涂等方式进行。
熔融处理可以使材料表面形成坚硬的涂层，从而提高材料的硬度和耐磨性。
总结起来，提高材料硬度的热处理方法包括淬火、碳化物沉淀强化、固溶处理、冷变形和熔融处理等。
不同的材料和应用场景需要选择合适的热处理方法。
热处理过程中需要控制好温度、时间等关键参数，以确保得到理想的硬度和强度。
影响淬火热处理变形的原因
影响淬火热处理变形的原因淬火是将钢件加热到临界温度以上,保温适当的时间,然后以大于临界冷却速度冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺,它是强化钢材的最重要的热处理方法。
大量重要的机器零件及各类刀具、刃具、量具等都离不开淬火处理。
需要淬火的工件,经过加热后,便放到一定的淬火介质中快速冷却。
但冷却过快，工件的体积收缩及组织转变都很剧烈，从而不可避免地引起很大的内应力，容易造成工件变形及开裂。
由于淬火变形影响因素非常复杂，导致变形控制十分棘手。
而采用校直办法纠正变形或通过加大磨削加工余量，都会增加成本，因此研究钢件淬火热处理变形的影响因素，提出防止变形的措施是提高产品质量、延长零部件使用寿命、提高经济效益的重要课题。
零件热处理变形原因分析1 热应力引起的变形钢件在加热和冷却过程中,将发生热胀冷缩的体积变化以及因组织转变时新旧相比容差而产生的体积改变。
零件加热到淬火温度时,屈服强度明显降低,塑性则大大提高。
当应力超过屈服强度时,就会产生塑性变形,如果造成应力集中，并超过了材料的强度极限,就会使零件淬裂。
导热性很差的高碳合金钢,如合金模具钢Cr12MoV、高速钢W18Cr4V之类的工具钢，淬火加热温度很高，如不采用多次预热和缓慢加热,不但会造成零件变形,而且会导致零件开裂而报废。
此外,铸钢件和锻件毛坯,如果表层存在着一层脱碳层,由于表层和心部导热性能不同,在淬火加热较快时,也会产生热应力而引起变形。
冷却时由于温差大,热应力是造成零件变形的主要原因。
2 组织应力引起的变形体积的变化往往与加热和冷却有关,因为它和钢的膨胀系数相关。
比容的变化导致零件尺寸和形状的变化。
组织应力的产生起源于体积的收缩和膨胀，没有体积的膨胀,就没有组织转变的不等时性,也就没有组织应力引起的变形，导致热处理变形的内应力是热应力和组织应力共同作用形成的复合应力，热应力和组织应力综合作用的结果是不定的,可能因冷却条件及淬火温度的不同而产生不同情况，淬火应力是由急冷急热应力及由组织转变不同时所引起的应力综合构成的。
钢的四种强化机制
钢的四种强化机制引言钢是一种非常重要的材料，在许多领域都得到广泛应用。
为了提高钢的性能和使用寿命，人们经过长期的研究和探索，发现了一些可以强化钢的方法。
这些方法包括合金化、冷变形、热处理和表面处理等。
本文将会全面、详细、完整地探讨钢的四种强化机制，以帮助读者更好地理解这些方法的原理和应用。
合金化合金化是一种常用的钢强化方法，通过向钢中添加合金元素来改变其组织和性能。
其中比较常见的合金元素包括铬、镍、钼、锰等。
这些合金元素可以通过固溶强化、析出强化、碳化物强化等方式来增强钢的硬度、强度、韧性等性能。
固溶强化固溶强化是通过使合金元素溶解在钢基体中来提高钢的性能。
当合金元素加入到钢中时，它们会在钢的晶格中溶解，形成固溶体。
这些合金元素可以扩散到钢的晶界和位错中，从而阻碍位错的移动和晶界的运动，提高钢的强度和硬度。
析出强化析出强化是指合金元素从固溶体中析出形成细小的沉淀物，通过阻碍位错和晶界的移动来提高钢的性能。
当钢经过热处理后，合金元素会从固溶体中分离出来，在晶粒内部形成细小的沉淀物。
这些沉淀物可以阻碍位错的运动，增加晶界的能量，从而提高钢的强度、硬度和韧性。
碳化物强化碳化物强化是指合金元素形成碳化物的过程，通过增加碳化物的数量和尺寸来增强钢的硬度和强度。
当钢中的合金元素与碳结合时，它们会形成稳定的碳化物。
这些碳化物可以阻碍位错的移动，增加晶界的能量，从而提高钢的硬度和强度。
冷变形是通过机械力的作用来强化钢材。
当钢材在常温下受到外力的作用时，其晶粒会发生塑性变形，并产生位错和晶界等缺陷。
这些缺陷可以阻碍位错和晶界的移动，从而增强钢的硬度、强度和韧性。
冷轧冷轧是一种常用的冷变形方法，适用于制备薄板、带材等钢材。
在冷轧过程中，钢材首先经过加热，然后通过辊压机进行轧制。
这种轧制过程会使钢材的晶粒发生塑性变形，并产生大量的位错和晶界。
这些位错和晶界可以阻碍晶粒的滑移和晶界的运动，从而提高钢的强度和硬度。
冷拉拔冷拉拔是一种常用的冷变形方法，适用于制备线材、型材等钢材。
材料强化方法
材料强化方法材料强化是指通过一系列的方法和技术，使材料的性能得到提升和改善的过程。
在工程领域中，材料强化是非常重要的，它可以提高材料的强度、硬度、耐磨性等性能，从而使材料在各种工程应用中发挥更好的作用。
下面将介绍几种常见的材料强化方法。
一、热处理强化。
热处理是一种常见的材料强化方法，通过对材料进行加热和冷却，可以改变材料的晶体结构和性能。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。
退火可以使材料的晶粒变细，提高材料的韧性和塑性；正火可以提高材料的硬度和强度；淬火可以使材料达到最高的硬度，但同时也会降低材料的韧性；回火可以减轻淬火带来的脆性，提高材料的韧性和强度。
二、表面强化。
表面强化是指通过改变材料表面的化学成分和结构，来提高材料的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。
常见的表面强化方法包括渗碳、氮化、氧化、镀层和喷涂等。
渗碳可以在材料表面形成一层碳化物，提高表面硬度；氮化可以在材料表面形成一层氮化物，提高表面硬度和耐磨性；氧化可以在材料表面形成一层氧化物，提高表面的耐蚀性；镀层和喷涂可以在材料表面形成一层保护层，提高表面的耐磨性和耐蚀性。
三、变形强化。
变形强化是指通过对材料进行塑性变形，来提高材料的硬度和强度。
常见的变形强化方法包括冷加工、热加工和等温加工等。
冷加工可以使材料的晶粒变细，提高材料的硬度和强度；热加工可以通过热变形和再结晶来改善材料的组织和性能；等温加工可以在高温下对材料进行塑性变形，提高材料的硬度和强度。
四、合金强化。
合金强化是指通过合金元素的添加，来改善材料的组织和性能。
常见的合金强化方法包括固溶强化、析出强化和形变强化等。
固溶强化可以通过合金元素的固溶来提高材料的强度和硬度；析出强化可以通过合金元素的析出来提高材料的强度和硬度；形变强化可以通过合金元素的形变来提高材料的强度和硬度。
总结。
材料强化是提高材料性能的重要手段，热处理、表面强化、变形强化和合金强化是常见的材料强化方法。
不同的材料和工程应用需要采用不同的强化方法，以达到最佳的性能和效果。
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第四章表面淬火和变形强化1表面淬火技术的原理和特点2感应加热表面淬火3火焰加热表面淬火4激光加热表面淬火4-1. 表面淬火技术的原理将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使之迅速冷却并转变为马氏体。
将钢整体加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。
2. 表面淬火对材料的要求凡是能进行整体淬火强化的材料都可以进行表面淬火。
低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化（齿轮渗碳）。
表面硬度要求越高，要求钢碳含量和合金含量越高；表面硬化层越深，要求钢淬透性越好。
3.与常规淬火技术的区别在一定加热速度范围内，V加热↑，T临界↑V加热↑，奥氏体成分的不均匀性↑a. C 成分不均匀,从相图上看与F,K 相邻的浓度相差很大,C 来不及扩散。
b. 合金元素不均匀预先热处理（调质、正火、球化退火）——表面淬火V加热↑，奥氏体晶粒细化显著a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F 和K相界上形成，A在F 亚晶界上形成。
b.加热时间短,如果加热速度10 7 度/S,形成时间10-5S,在如此短时间内奥氏体晶粒来不及长大。
V冷却↑，表面硬度高4. 表面淬火技术的特点生产效率高，能耗小。
加热快，冷却快：组织细，硬度高；组织均匀性差（渗碳体来不及溶解和扩散）。
表面组织细，硬度高，中部硬度低，韧性好。
4.2 感应加热表面淬火技术1感应加热淬火原理将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈附近,感应圈通电，在高频(中频)交流磁场的作用下（如果工件与线圈的间隙非常小）由于集肤效应,在工件表面产生很大的涡流，大小与线圈电流相等，方向相反。
涡流产生热量，将工件表面加热迅速加热到淬火温度，并用冷却介质快速冷却，达到对工件表面淬火的目的。
2感应加热淬火技术特点效率高；变形小；深度可控；需要制作特定的线圈；电源功率大；“尖角”效应3感应加热淬火技术应用高频淬火：轴类零件，磨损量小，但精度要求高的零件中频淬火：齿轮、活塞环槽，有明显磨损量，精度要求较高的零件工频或双频：轧辊，磨损量大表面淬火在粗加工或半精加工后进行，最后只留磨量。
4.3 火焰加热表面淬火技术1 火焰淬火（flame quenching）原理：用火焰快速将工件表面加热到淬火温度，并快速冷却，使工件表面得到淬火组织。
控制参数：火焰大小、火焰与工件的相对距离和相对移动速度淬火深度：钢淬透性、加热深度和冷却条件等2优点：设备简单；操作灵活；操作简单适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火3缺点：生产效率低；难以控制，需要丰富的经验；淬火层的均匀性差；变形大4适用范围适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火导槽、模具、凸轮轴（凸台）4.4 激光加热淬火技术1激光加热原理:用激光束加热材料表面，使之迅速生高到相变温度以上。
1.1 激光加热的特点：能量密度高，加热速度快、温度高，且容易控制。
2激光淬火（Laser Quenching）原理:用激光束加热材料表面，使之迅速生到相变点温度以上但不熔化，当激光束移开后表层自行快速冷却，并转变为马氏体。
2.1特点能量密度高，加热速度快、温度高，不需要淬火冷却介质。
3优点：☆工件变形小☆能量集中，热影响区小☆加热深度和轨迹容易控制☆适用于表面重熔，甚至可以熔化陶瓷。
为了不使材料熔化，激光淬火时能量密度一般为1000~6000 J/cm2 。
4缺点：存在回火软化带，对要求大面积均匀硬化层的工件不利5应用（1）高精度零件处理汽车大梁，汽车油泵，空压机、发动机的汽缸，汽车凹轮轴，热锻模大型内齿圈（2）管材内表面改性例：管内机器人＋激光表面改性技术，对细长管材内表面硬化处理，提高耐磨性，延长寿命，减少管材的使用量。
外径60mm，壁厚8mm，长2300mm的细长空心轴，淬火后振摆变形小于0.2mm 4.5 变形强化1变形强化机理：塑性变形←位错运动→位错增殖→位错交结→强度提高塑性变形→马氏体相变→强度提高最常用来表示金属材料变形强化的公式是Hollomon公式：S=Ken式中：S为真应力；e为真应变；n为变形强化指数；K材料硬化系数。
2（1）喷丸或抛丸强化:钢丸高速撞击工件表面，使表层材料产生大量的塑性变形。
（2）滚压强化：用钢球、辊轮或辊轴滚压工件表面，使工件表面产生大量的位错。
产生大量的位错，如有奥氏体相，促使马氏体相变，提高材料的表面强度。
较大的残余压应力。
提高材料的强度，特别是疲劳强度的方法。
4.5.1 喷丸强化1 喷丸强化：压缩空气带动钢丸高速撞击工件。
2优点：撞击点集中，易于控制。
4.5.2 抛丸强化1特点抛丸强化撞击面大，生产效率高。
用于弹簧钢板、圆弹簧、大型工件、车轮以及大批量生产的零件等。
4.5.3 滚压强化1.原理在一定的压力作用下，用钢球、辊轮或辊轴滚压工件表面，使工件表面产生大量的位错和较大的残余压应力，从而提高材料的表面强度，特别是疲劳强度的方法。
表面滚压的强化原理与喷丸和抛丸相同。
2适用范围滚压强化适用于轴类零件和沟槽类零件，不能用于复杂零件。
滚压改性层深度可达5mm以上，球墨铸铁曲轴滚压疲劳强度可提高20~33%滚压强化使零件产生变形，必须进行矫正处理。
第五章热扩渗定义：将工件放在特殊的介质（气体、液体或固体）中，使介质中的某一种或几种元素渗入工件表面，形成一定厚度的扩散层（或掺杂层），从而改变材料成分、组织和性能的方法。
热扩渗技术机理：渗剂产生活性原子，并不断提供给基体金属表面。
活性原子吸附在基体金属表面，并被基体金属吸收，形成固溶体或金属间化合物。
活性原子不断向基体金属内部扩散，渗层厚度不断增加。
热扩渗目的：提高强度、硬度和耐磨性。
渗氮表面硬度达950Hv~1200Hv，渗硼表面硬度达1400Hv~2000Hv。
提高疲劳强度。
渗碳、渗氮和渗铬使材料发生相变，表层体积膨胀，导致产生残余压应力。
提高淬透性。
低碳钢、低合金钢渗碳。
提高抗咬合、抗粘着能力和降低摩擦系数，如渗硫、氮化。
提高耐腐蚀性能，如渗铝、渗氮等气体渗碳气氛的形成方式：滴注式气体渗碳：向炉内滴入含碳有机液体，如煤油。
（设备简单，要求经验）吸入式气体渗碳：吸入富碳气氛进行渗碳。
（专用设备，大批量生产）氮基气氛渗碳：以纯氮为载体，加入碳氢化合物，一并注入炉内形成富碳气氛进行渗碳。
（专用设备）气氛检测仪器（CO2、CH4、CO分析仪）优点：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，疲劳强度较高缺点：处理温度高，工件畸变大应用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。
渗氮优点：氮化层硬度高达950~1200Hv，耐磨性、疲劳强度、红硬性、抗咬合性能和减摩性能优于渗碳层。
低温渗氮：500~600℃渗氮，工件变形小。
缺点：时间长，数十到上百小时。
渗层薄（500μm），脆性高应用渗氮可以用于结构钢、高铬钢、工具钢和铸铁。
产品有销、轴、缸套、活塞、齿轮和模具等等。
渗氮层很薄，一般为0.1~0.15mm，渗氮处理后最好不加工或少量精加工在520~580℃，以渗氮为主，称氮碳共渗，渗层硬度比渗氮层略低，俗称软氮化。
氮碳共渗比渗氮时间大大缩短；渗层中不含ξ相，硬度略低，韧性好，裂纹敏感性小。
氮碳共渗是一种表面硬度高，摩擦磨损性能和疲劳性能好，尺寸变形小的热扩渗工艺。
在780~930℃，以渗碳为主，称碳氮共渗。
碳氮共渗比渗碳温度低，零件变形小，晶粒细，可以直接进行淬火，零件变形开裂倾向小。
氮不仅扩大了γ相区，而且提高奥氏体稳定性，提高了渗层的淬透性和淬硬性。
渗层存在较大的残余压应力。
更高的疲劳强度、耐磨性、耐蚀性和回火稳定性。
渗氮和氮碳共渗的应用渗氮层很薄，一般为0.1~0.15mm，渗氮处理后最好不加工或少量精加工。
不仅要求疲劳强度、耐磨性、耐蚀性和回火稳定性高，而且要求精度高的产品，如销、轴、缸套、活塞、活塞销、模具等等。
固体把工件埋入固体渗剂或用固体渗剂包裹工件，并加热达到一定温度，保持一定时间，使工件表面渗入一种或多种元素的方法。
固体渗剂包含：供渗剂（+还原剂）+催渗剂（或催化剂）+填充剂。
供渗剂：作用是提供渗入工件表面的活性原子，如供渗剂是稳定的化合物，还要加还原剂。
还原剂的作用是使供渗剂产生活性原子。
催渗剂（或催化剂）：促进活性原子渗入工件和促进还原反应。
填充剂：减轻或防止渗剂板结，降低生产成本。
渗剂原子活性越强，渗层就越厚液体将工件放入熔融液体中，使表面层渗入一种或几种元素的方法称为液体热扩渗。
盐浴法：（1）盐浴为渗剂，盐浴产生的活性原子渗到工件表层。
（2）渗剂浮于盐浴表面，盐浴作为载体传输活性原子。
热浸法：熔融金属液，热浸锌、热浸铝等熔烧法：渗剂制成浆料涂敷在工件表面，在真空或保护气氛下加热至渗剂熔点以上，渗剂元素扩散到基体金属表面。
热浸金属将工件浸入熔融的金属液中，使工件表面形成金属防护层的方法。
热浸金属的三个过程：（1）基体金属表面被溶解，形成合金层。
（2）合金层内的渗入原子向内扩散，形成固溶体或化合物。
（3）合金层外面包覆一层纯金属。
热浸铝和热浸锌是公认的经济实用的钢铁材料表面防护方法。
热浸锌在大气、海洋环境下使用的钢结构件已大量使用，如水管、高速公路护栏、铁搭、桥梁上大量使用。
热浸铝还在汽车零部件上使用。
渗铝是目前提高钢材耐硫化物腐蚀最有效的方法。
热浸铝原理：铝液与铁接触，在界面上形成Fe/Al合金层，并形成FeAl3化合物。
铝原子向内部扩散，不断形成FeAl3化合物，FeAl3相厚度增加。
随着铝原子继续向内扩散，还形成Fe2Al5相。
取出工件时，表面形成一层纯铝。
用常规方法对工件表面脱脂除锈用质量浓度为4%的K2ZrF6溶剂在50~80℃清洗工件：1）进一步清除工件表面铁锈2）活化工件表面，提高浸入能力和镀层的结合力。
工件干燥后，浸入铝液。
等离子体热扩渗等离子体热扩渗是利用低真空中气体辉光放电产生的离子轰击工件表面，在工件表面产生热扩渗的工艺。
特点离子轰击工件表面，使表面活性提高，容易吸收被渗离子和活性原子。
离子轰击能去除工件表面的氧化膜或钝化膜，使易氧化的金属（如不锈钢）也能进行热扩渗。
调节电参数、渗剂气体成分和压力来控制热扩渗层组织性能。
工艺过程易于控制。
离子渗氮将工件放入离子渗氮炉,抽真空至1.33Pa.通入少量含氮气体,如氨,使炉压升到规定值.阴极(工件)和阳极加直流高压,使炉内气体放电.氮离子和氢离子在高压电场作用下冲击阴极,产生大量热量加热工件,同时氮离子和氢离子被工件吸附,渗入工件，形成渗层.保持一定时间，渗层达到要求厚度后停电、停气，降温到200℃后出炉。
工艺辉光电压：保温阶段为500~700V电流密度：0.5~15 mA/cm2。