金属表面化学热处理

金属表面化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层从而该表工件表层化学成分和组织，进而改变其性能的热处理工艺。

与金属表面淬火相比，化学热处理不仅改变金属的表层组织，还改变其化学成。

化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。

常用的化学热处理

渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。

渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。

发蓝、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。

化学热处理的基本过程

（1）介质的分解：分解的同时释放出活性原子。

如：渗碳CH₄→2H₂+[C]     氮化2NH₃→3H₂+2[2]

（2）工件表面的吸收：活性原子向固溶体溶解或与金属中某些元素形成化合物。

（3）原子向内部扩散。

渗碳方法

（1）气体渗碳发

将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。渗剂为气体（煤气、液化气等）或有机液体（煤油、甲醇等）。

优点：质量好，效率高；缺点：渗层成分与深度不易控制。

（2）固体渗碳法

将工件埋入渗剂中，装箱密封后再高温下加热渗碳，渗剂为木炭。

优点：操作简单；缺点：渗速慢，劳动条件差。

（3）真空渗碳法

将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳。

优点：表面质量好，渗碳速度快。

渗氮的方法

（1）常用的氮化方法

气体氮化法与离子氮化法。

气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。

离子氮化法是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层脆性小。

（2）氮化的特点及应用

氮化件表面硬度高（69~72HRC），耐磨性高；疲劳强度高。

因为氮化温度低，氮化后不需进行热处理，所以工件变形小。

因为表层形成的氮化物化学稳定性高，所以耐蚀性好。

氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。多用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。

渗氮与渗碳相比：

渗氮层硬度和耐磨性高于渗碳层，硬度可达69+72HRC，且在600~650°C高温下仍能保持较高硬度；

渗氮层具有很多高的抗疲劳性和耐蚀性；

渗氮后不需要在进行热处理，可避免热处理带来的变形和其他缺陷；

渗氮温度较低，只适用于中碳合金钢，需要较长的工艺时间才能达到要求的渗氮层。

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