第5教学单元表面改性技术2--化学热处理
材料表面处理技术
操作过程： 工件用汽油或酒精去油后晾干，在渗箱底部撒
5毫米厚的渗剂，垂直放置工件，以减少弯曲变形， 然后填满渗剂(非工作面可用旧渗剂填充，以减少 渗剂用量)，用水玻璃调粘土封箱。出炉或随炉冷 至室温开箱，渗硼后开箱直接淬火即可。渗剂可重 复使用，一般用旧渗剂和硝酸酒精溶液腐蚀后，检
查硼化层厚度及硬度。
电镀和化学镀
化学镀
气相沉积技术
离子注入
堆焊
熔覆技术
件带出和熔盐本身的消耗使熔盐变浅，需不断补充新盐。 （1）仅要求表面耐磨、抗介质腐蚀而对基体无强度要求的
零件为渗铬→空冷→沸水清除粘附残盐。 （2）对基体有一定强度要求的本质细晶粒钢件：渗铬→淬火
(水或油)→在加有缓蚀剂的沸腾的5％硫酸水溶液(以下简称含 酸沸水)中煮去未脱落的残盐→回火。 （3）淬火温度高于渗铬温度的高合金钢：渗铬后随炉升温→ 淬火→含酸沸水煮去残盐→回火。 （4）对基体强度有严格要求的本质粗晶粒钢件，渗铬后要重
含铝共渗及复合渗
钢铁和镍基、钴基等合金渗铝后，能提高抗高温 氧化能力，提高在硫化氢、含硫和氧化钒的高温 燃气介质中的抗腐蚀能力。为了改善铜合金和钛 合金的表面性能，有时也采用渗铝工艺 。
渗铝的方法很多。冶金工业中主要采用粉末法、 热浸、静电喷涂或电泳沉积后再进行热扩散的方 法。
含铬共渗及复合渗
碳素钢和合金钢（包括耐热钢和高温合金）在 渗铬后，可提高耐蚀、耐磨和抗高温氧化性 能。
感应加热 感应加热多数用于工业金属零件表面淬火， 是使工件表面产生一定的感应电流，迅速 加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属 热处理方法。
表面改性技术-表面热处理
提高工件的耐磨性。
氧化层的形成
在表面热处理过程中，材料表面 会形成一层致密的氧化层，有助
于提高耐磨性。
抗疲劳性能的改善
通过表面热处理，工件的抗疲劳 性能得到显著改善，从而延长工
件的使用寿命。
表面热处理对工件疲劳强度的影响
表面质量的改善
01
表面热处理可以改善工件表面的粗糙度，降低应力集中效应，
表面改性技术的发展趋势
01
02
03
高能束表面改性
利用激光、等离子体等高 能束技术进行表面改性， 具有高效、环保等优点。
复合表面改性
结合多种表面改性技术进 行复合处理，以提高材料 表面的综合性能。
智能化表面改性
利用计算机技术实现表面 改性的智能化控制和优化， 提高表面改性的效率和效 果。
02
表面热处理技术
目的
表面改性的目的在于提高材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和使用寿命，以满 足各种工程应用的需求。
表面改性技术的分类
物理表面改性
利用物理方法改变材料表面的结 构和性质，如离子注入、激光熔
覆等。
化学表面改性
通过化学反应改变材料表面的组成 和性质，如氧化、还原、化学镀等。
机械表面改性
利用机械力对材料表面进行加工处 理，如喷丸强化、滚压加工等。
• 处理过程简单，成本较低。
表面热处理技术的优缺点
01
缺点
02
可能引起材料内部结构变化，影响材料整体性能。
03
对处理设备和环境要求较高，需要严格控制加热温 度和时间。
03
表面热处理技术的方法
火焰喷涂
火焰喷涂是一种传统的表面处理技术， 通过将熔融的金属雾化成微粒，并利 用火焰将微粒喷射到基材表面形成涂 层。
表面改性
层材料的光,电,热,化学性能等来表征表面改性的效果。
纳米二氧化硅的表面改性
由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面大、比表面能高 ，表面带有羟基，呈亲水性，所以能否发挥其在复合材料 中的作用关键在于它的分散和与聚合物的复合。当二氧化 硅表面未经改性，与聚合物共混、共聚或接枝时，纳米二 氧化硅容易团聚，与聚合物产生相分离或发生相反转。所 以，对其进行改性是解决纳米二氧化硅团聚，制备无机有 机纳米复合材料的重要步骤。 二氧化硅的表面未经改性，体系的粘度较大，经表面 改性后，即使二氧化硅的含量高达35%（质量分数）时， 体系的粘度仍适中。 加入改性二氧化硅的复合材料的存 储模量大约是未加改性剂的2倍，丙烯酸酯的粘弹性及耐 磨性随二氧化硅含量的增加而提高。但如果纳米二氧化硅 加入过量，也会导致体系粘度增加。一般在30%~35%.
应用：
广泛应用于机械工业、国防工业航空航天领域,通过表 面改性可以使材料性能提高,产品质量提高,降低企业成 本.在提高零部件的使用寿命和可靠性,提高产品质量,以 及节约材料,节约能源等方面都有着十分重要的意义。
工艺：
表面改性工艺依表面改性的方法、设备和粉体制备方 法而异。目前工业上应用的表面改性工艺主要有干法工 艺、湿法工艺、复合工艺三大类。
表面改性方法
到填料表面改性的工艺。 反应，对粉体颗粒表面进行包覆，使颗粒表面改性的方 法。
面形成一层和多层包覆膜，以改善粉体表面性质。
物理涂覆：利用高聚物或树脂等对材料表面进行处理以 达
化学包覆：利用有机物分子中的官能团与填料表面发生化学
沉淀反应：通过无机化合物在颗粒表面沉淀反应，在颗粒表
插层改性：利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱
反应,并且烷氧基硅烷价格较高,在乳液聚合中易形成凝胶
第六章 表面改性方法2
6.3 金属表面化学热处理
一、概述 （一）化学热处理原理 将工件置于含有欲渗元素的活性介质中加热到 一定温度，使活性介质分解出欲渗元素的活性原子， 活性原子被工件表面吸附并向工件内部扩散，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。
第六章 表面改性技术
二、渗硼
6.3 金属表面化学热处理
渗硼方法：固体渗硼、气体渗硼、液体渗硼、 等离子渗硼。固体渗硼：粉末渗、膏剂渗。
第六章 表面改性技术
6.3 金属表面化学热处理
1.渗硼原理（以固体渗硼为例） 渗硼剂：供硼剂、活化剂、填充剂。 1) 供硼剂 供硼剂是渗硼的硼源。使用较多的是硼 铁、碳化硼（B4C）和硼砂（Na2B4O7）。 2）活化剂 活化剂的主要作用是提高渗剂的活性， 与供硼剂进行化学反应，产生气态化合物，促进活 性硼原子的产生，加速渗硼过程。常用的活化剂是 氟硼酸钾(KBF4)、 碳化硅(SiC)。 3）填充剂 填充剂是渗硼剂中的载体。它的主要 作用是使供硼剂、活化剂均匀分布在渗剂中，保证 渗硼层的均匀性。通常的活化剂是碳化硅（SiC）、 三氧化二铝（Al2O3）、木炭。
第六章 表面改性技术
6.3 金属表面化学热处理
液体渗硼（盐浴渗硼）：是将工件置于熔融盐浴中 的渗硼方法。硼砂作为供硼剂。还原剂的作用是从 硼砂熔融分解产物中还原出活性硼原子。凡是与氧 的亲和力大于硼和氧的亲和力的物质均可作为还原 剂。通常选用的还原剂有碳酸钠、碳酸钾、氟硅酸 钾。渗硼温度一般为900~1000度，保温2~6小时。 碳钢渗硼可代替合金钢。
6.3 金属表面化学热处理
根据渗入元素的介质所处状态的不同，金属 表面化学热处理可分为:固体渗、液体渗、气体渗、 等离子渗。
表面改性技术
1。
3.3表面改性技术1.喷丸强化：它是在受喷材料的再结晶温度下进行的一种冷加工方法，加工过程由弹丸在很高速度下撞击受喷工件表面而完成。
喷丸可应用于表面清理、光整加工、喷丸校形、喷丸强化等。
其中喷丸强化不同于一般的喷丸工艺,它要求喷丸过程中严格控制工艺参数,使工件在受喷后具有预期的表面形貌、表层组织结构和残余应力,从而大幅度地提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
2.表面热处理：它是指仅对工件表层进行热处理，以改变其组织和性能的工艺。
主要方法有感应加热淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热淬火、电解液淬火、脉冲加热淬火、激光热处理和电子束加热处理等。
3。
化学热处理：它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、组织和性能的热处理工艺。
按渗入的元素可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等等。
渗入元素介质可以是固体、液体和气体，但都要经过介质中化学反应、外扩散、相界面化学反应（或表面反应)和工件中扩散四个过程，具体方法有许多种。
4。
等离子扩渗处理（PDT）：又称离子轰击热处理，是指在通常大气压力下的特定气氛中利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行热处理的工艺。
常见的有离子渗氮、离子渗碳、离子碳氮共渗等,尤以离子渗氮最普遍。
等离子扩渗的优点是渗剂简单，无公害，渗层较深，脆性较小，工件变形小,对钢铁材料适用面广，工作周期短.5。
激光表面处理：它是主要利用激光的高亮度、高方向性和高单色性的三大特点,对材料表面进行各种处理，显著改善其组织结构和性能。
设备一般由激光器、功率计、导光聚焦系统、工作台、数控系统、软件编程系统等构成。
主要工艺有激光相变非晶化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化、激光冲击硬化。
6。
电子束表面处理：通常由电子枪阴极灯丝加热后发射带负电的高能电子流,通过一个环状的阳极，经加速射向工件表面使其产生相变硬化，熔覆和合金化等作用，淬火后可获细晶组织等。
材料表面改性技术
离子渗氮法是由德国人B. Berghaus于1932年发明的。 原理：在0.1~10Torr的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极， 在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓虹 灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离化了的气体成分被 电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作 用等进行氮化处理。
3、喷丸表面质量及影响因素
（1）喷丸表层的塑性变形和组织变化
金属表面经喷丸后，表面产生大量凹坑形式的塑性变形，表层 位错密度大大增加，而且还会出现亚晶界和晶粒细化现象。喷 丸后的零件如果受到交变载荷或温度的影响，表层组织结构将 产生变化，由喷丸引起的不稳定结构向稳定态转变。
如：渗碳钢表层存在大量残余奥氏体。喷丸后，这些残余奥 氏体转变成马氏体而提高零件的疲劳强度。
感应加热表面淬火
（一）感应加热基本原理
利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，并 使之迅速加热至奥氏体状态，随后快速冷却获得马氏体组织的 淬火方法。
• 当感应圈中通过一定频率交流电时， 在其内外将产生与电流变化频率相同 的交变磁场。将工件放入感应圈内， 在交变磁场作用下，工件内就会产生 与感应圈频率相同而方向相反的感应 电流。感应电流沿工件表面形成封闭 回路，通常称之为涡流。
化学热处理渗层的基本组织类型：单相固溶体；化合物；同时存在 固溶体、化合物的多相深层
形成扩渗层的3个基本条件：
（1）渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物。 要满足这一要求，溶质原子与基体金属原子相对直径的大小、 晶体结构的差异、电负性的强弱等因素必须符合一定的条件
（2）欲使渗入元素与金属之间直接接触，必须创造相应的工艺条 件来实现
材料科学中的表面改性技术
材料科学中的表面改性技术表面改性技术是材料科学中一项重要的技术。
它通过改变材料表面的化学、物理特性来改变其性能。
目前，表面改性技术在国家经济、环保、卫生、医疗、能源和其他应用领域中发挥着越来越重要的作用。
表面改性技术可以分为化学表面改性和物理表面改性两类。
化学表面改性是指通过在表面上化学反应形成一层分子膜，改变其化学性质，从而改变其表面特性和性能的方法。
物理表面改性则是指通过物理方法如激光处理，电子束处理等来改变表面的形态和结构。
在实际应用中，表面改性技术的方法有很多种。
其中最常见的有等离子体表面改性、复合离子束表面改性、离子交换等技术。
等离子体表面改性技术是通过等离子体的作用使表面产生化学反应，形成一层分子膜以改善材料的表面性质。
等离子体表面改性技术在橡胶、塑料、陶瓷、金属等材料的加工过程中，并能有效改善表面的性能。
复合离子束表面改性技术是指将合适的离子束等方法在材料表面强制打入一些异质原子，从而改变其表面的结构、相位和化学性质，改善其特性和性能。
该技术可广泛应用于新材料的开发，在纳米材料、催化材料、涂料和涂层领域中具有广泛的应用前景。
离子交换技术是指通过离子交换树脂或石墨等材料在表面吸附与离子交换，改变材料表面离子分解的能力和酸碱性质，改善其性能的方法。
离子交换技术被广泛应用于环保、通讯和新能源等领域的新型材料的开发和生产过程中。
表面改性技术不仅可以改善材料本身的特性和性能，从而改善其应用的关键技术，而且还有利于新型材料的开发。
同时，表面改性技术在环保、卫生和医疗等领域应用也日益增多。
通过表面改性技术，材料的应用范围将会更加广泛，为社会和人类的发展做出更大的贡献。
总之，表面改性技术作为一项重要技术，不仅在材料科学领域有着广泛的应用前景，还对人类的工业生产和社会发展具有极其重要的意义。
随着新型材料的不断涌现，我们相信表面改性技术在未来的发展中将会有更广泛的应用和发展前景。
表面改性技术
➢ 中频淬火常用在大直径工件和硬化层深度较深的 场合。
7.2 表面热处理
② 火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是应用氧一乙炔或其他可燃气 体对零件表面加热，随后淬火冷却的工艺。
7.2 表面热处理
与感应加热表面淬火相比优点如下：
设备简单，操作灵活； 适用钢种广泛； 零件表面清洁、一般无氧化和脱碳、畸变小。
1. 在组织结构上，亚晶粒极大地细化，位错密度增加，晶 格畸变度增大；
2. 形成了高的宏观残余压应力。
7.1 金属表面形变强化
表面压应力可防止裂纹在受压的表层萌生 和扩展。
经喷丸和滚压后，金属表面产生的残余压 应力的大小，不但与强化方法、工艺参数 有关，还与材料的晶体类型、强度水平以 及材料在拉伸时的硬化率有关。
➢ 集肤效应：感应电流 集中分布于工件表面， 使受热区迅速加热到 钢 的 相 变 临 界 温 度 Ac3 或Accm之上，然后在冷 却介质中快速冷却， 使工件表层获得马氏 体。
7.2 表面热处理
感应电流透入深度
➢ 感应电流透入深度，即从电流密度最大的工件表面 到电流值为表面的1/e(e＝2.718)处的距离，用Δ表 示。Δ的值(单位为mm)可根据下式求出：
喷丸表面形变强化工艺及应用
2. 喷丸强化用的设备
喷丸采用的专用设备，按驱动弹丸的方式可分 为机械离心式喷丸机和气动式喷丸机两大类。
喷丸机又有干喷和湿喷之分。干喷式工作条件 差，湿喷式是将弹丸混合在液态介质中形成悬 浮状混合物，然后喷丸，因此工作条件有所改 善。
7.1 金属表面形变强化
机械离心式喷丸机
具有高硬化率的面心立方晶体的镍基或铁 基奥氏体热强合金，表面产生的压应力高，
第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
表面改性技术ppt课件
图 感应加热表面淬火示意
18
二、 表面热处理强化
（二）火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是应用氧－乙炔或其他可燃气体对零件表面加热，
随后淬火冷却的工艺。
优点：与感应加热表面淬火等方法相比，具有设备简单，操作灵活，适
用钢种广泛，零件表面清洁、一般无氧化和脱碳、形变小等优点。
缺点：加热温度不易控制，噪音大，劳动条件差，使用混合气体不够安
精品课件
22
三、 金属表面化学热处理
根据渗入元素的不同，化学热处理可分以下几类：
(1)渗碳、渗氮、碳氮共渗。可提高材料表面获得高的
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。
(2)渗硼。提高金属表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。可
用于钢铁材料、金属陶瓷和某些有色金属材料，如钽 和镍基合金。这种方法成本较高。
在真空中采用连续气相沉积激光技术, 在软的基材表 面获得硬度达2000~4500HV的非晶BN薄层。
精品课件
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五、 离子注入表面改性
离子注入：将所需的某种元素的原子电离成离 子，在电场中加速后高速轰击工件表面使之注入工 件表面一定深度的真空处理工艺，也属于PVD范围。
（一）离子注入的原理
1、入射离子工件材料与发生相互作用
精品课件
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一、 金属表面形变强化
精品课件
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一、 金属表面形变强化
2、表面形变强化原理
在形变硬化层中产生两种变化：
在组织结构上，亚晶粒极大地细 化，位错密度增加，晶格畸变度 增大
形成了高的宏观残余压应力
结果：反抗外力的能力增强，表面 强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强 度提高。
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布置任务：1.化学热处理的基本过程？ 2.钢渗碳后的组织特点？ 注：各栏大小可根据需要进行调整。
冶金与建筑工程系
教
案
第
课
5
教学单元
题：表面改性技术二---化学热处理 知识目标 1．熟悉化学热处理的基本过程 2．熟悉渗碳基本工艺及渗碳后的性能 能通过查阅相关资料对某种材料制定化学热处理工艺 爱岗敬业 诚实守信 技能过硬 自主创新 渗碳工艺 渗碳后的组织及热处理 采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段 准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备 教学心理、准备教学过程、准备教学评价
• 吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。 • 扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一定的扩散层。 一、钢的渗碳 1. 渗碳的定义和目的 钢件在渗碳介质中加热和保温， 使碳原子渗入到钢表层的化学热 处理工艺叫渗碳。 目的：提高表层的硬度的耐磨性，并保持心部良好的韧性。 2. 渗碳用钢 渗碳适用于含碳量为 0.10-0.25%的低碳钢或低碳合金钢，经渗碳和 淬火、低温回火后，可在零件的表层和心部分别获得高碳和低碳组织， 使高碳钢和低碳钢的不同性能结合在一个零件上，从而满足了零件的使 用性能要求。 3. 渗碳工艺 根据渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗 碳。气体渗碳法的生产率高，渗碳过程容易控制，渗碳层质量好，且易 实现机械化与自动化，故应用最广。 3.1 固体渗碳法
冶金与建筑工程系
教
案
渗碳层的表面含碳量最好在 0.85～1.05%范围内，表面含碳量过低， 淬火、低温回火后得到含碳量较低的马氏体，硬度低，耐磨性差，疲劳 极限也低。 但表面含碳量过高， 渗碳层中会出现大量块状或网状渗碳体， 使渗碳层变脆，易剥落，同时由于表面淬火组织中，残余奥氏体的过度 增加，使表面硬度、耐磨性下降，以及表层残余压应力减小，导致疲劳 极限显著降低。 钢经渗碳后表层含碳量可达 0.85～1.05%,并从表层到心部其含碳量 逐渐减小,到心部为原来低碳钢的含碳量。因此,低碳钢渗碳缓冷到室温 的组织最外层是过共析组织,往里是共析组织,再往里是亚共析组织的过 渡层,最里面是心部的原始组织。
冶金与建筑工程系 表面 ，提高工件表层的物理、范，引 导 学 生 学习。 2 学时
按渗入的元素不同，化学热处理可分为： 渗碳、渗氮、碳氮共渗、 渗硼、渗金属等。渗入元素介质可以是固体、液体和气体。 化学热处理的基本过程： 活性介质分解，表面吸收，向内部扩散。 • 分解: 化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。 2CO→CO2 +〔C〕
冶金与建筑工程系
温 度
930℃ 870℃ 渗 碳
教
案
预冷
加 热
淬 火
方案1
方案2
钢种
表层组织
心部组织
时间
低碳钢 M回+Fe3C+A残 低碳 合金钢
热处理后的组织 6.渗碳后的性能
F+P
M回+Cm+A残 低碳M回+F
钢渗碳淬火+低温回火后表面硬度高可达 58～64HRC 以上, 耐磨性 较好；心部韧性较好, 硬度较低，可达 30～45HRC。此外由于表层体积 膨胀大，心部体积膨胀小，结果在表层中造成压应力，使零件的疲劳强 度提高。 任务总结： 1.熟悉化学热处理的基本过程 2.熟悉渗碳基本工艺及渗碳后的性能
教学目 标 能力目标 职业素质目标 教学重点 教学难点 辅助教学手段 教学准备 授课班级 授课日期 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日
教 学 方 教 复习提问： 1.熟悉感应加热表面淬火热处理的特点及适用范围 2.火焰加热表面淬火的特点 导 言： 学 进 程 法 及 时 间分配 以 一 种 化 学 热 处 理 技 术 为 载 体，采用 任 务 教 学法、案 例 教 学 法、引导 文 教 学 法、现场
新课内容: 化学热处理的定义： 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、组织和性能的热处理工艺。 化学热处理的目的和分类：
化学热处理的作用主要有以下两个方面， 一方面是提高工件表层的某 教学法， 通 过 教 些力学性能，如表层硬度、耐磨性、疲劳极限等。另一方面是保护工件 师讲解、
冶金与建筑工程系
教
案
泥封 渗碳箱
盖
试棒
零件 渗碳剂
3．2 气体渗碳法 气体渗碳法的生产率高，渗碳过程容易控制，渗碳层质量好，且易实 现机械化与自动化，故应用最广。
滴注法气体渗碳法是把工件置于密封的井式气体渗碳炉中， 通入渗碳 剂，并加热到渗碳温度 900-950℃（常用 930℃） ，使工件在高温的气氛 中进行渗碳。炉内的渗碳气氛主要由滴入炉内的煤油、丙酮、甲苯及甲 醇等有机液体在高温下分解而成，主要由 CO、CO2、H2 和 CH4 等组成。 4.渗碳后的组织
表面 零 件 P 件 件 P+F
中心
1%C P+Fe3CⅡ
0.2%C F +P少
5.渗碳后的热处理 工件渗碳后必须进行热处理,常用的热处理方法是淬火低温回火。 渗碳后可直接淬火， 但由于渗碳温度高, 奥氏体晶粒长大, 淬火后马 氏体较粗, 残余奥氏体也较多, 所以耐磨性较低, 变形较大。为了减少 淬火时的变形, 渗碳后常将工件预冷到 830℃～850℃后淬火。渗碳、淬 火后应进行低温(150℃～200℃)回火, 以消除淬火应力和提高韧性。