化學(xué)熱處理概述

1、化學(xué)熱處理概述主講人： 黃麗娟課程：工程材料基礎(chǔ) 掌握化學(xué)熱處理的概念和特點(diǎn)。掌握化學(xué)熱處理的概念和特點(diǎn)。教 學(xué) 目 標(biāo) 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理:是將工件置于特定介質(zhì)中加熱是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。l簡(jiǎn)單說是向鋼的表面滲入某種元素的熱處簡(jiǎn)單說是向鋼的表面滲入某種元素的熱處理工藝。理工藝。 化學(xué)熱處理的目的l化學(xué)熱處理既改變表面的化學(xué)成分，又改變其組織?；瘜W(xué)熱處理既改變表面的化學(xué)成分，又改變其組織。目的：

2、目的：獲得單一材料難以獲得的性能或進(jìn)一步提高制件的使用性能。獲得單一材料難以獲得的性能或進(jìn)一步提高制件的使用性能?；瘜W(xué)熱處化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。 1）碳鋼滲）碳鋼滲C或或C、N共滲共滲（淬火）獲得表面高硬度、耐磨性，心部保持良（淬火）獲得表面高硬度、耐磨性，心部保持良好好 的塑韌性。的塑韌性。 2）滲氮（軟）滲氮（軟N化或離子滲化或離子滲N）表面耐磨、抗腐蝕表面耐磨、抗腐蝕 3）滲）滲Al提高工件表面抗氧化、耐磨性能力。提高工件表面抗氧化、耐磨性能力。 以滲入元素命名：以滲入元素命名：滲金屬，滲非金屬。滲金屬，滲非金屬。1）滲入非金屬元素：

3、）滲入非金屬元素： 單元滲：?jiǎn)卧獫B：C、N、B、O、S、Si等；等； 多元滲：多元滲：CN、ON、O CN2）滲入金屬元素：）滲入金屬元素： 單元滲：?jiǎn)卧獫B：Al、Cr、Ti、Nb、V、Zn 多元滲：多元滲：AlSi、AlCr、 AlV、 AlCrSi化學(xué)熱處理的分類 3）滲入元素對(duì)表面性能作用分類：）滲入元素對(duì)表面性能作用分類：提高滲層強(qiáng)度及耐磨性提高滲層強(qiáng)度及耐磨性滲滲C、N、B、Nb、V等。等。高抗氧化、耐高溫高抗氧化、耐高溫Al、Cr。提高抗嚙合、抗擦傷提高抗嚙合、抗擦傷滲滲S、N、磷化等。、磷化等。提高抗腐性能提高抗腐性能滲滲N、滲、滲Si、滲、滲Zn。 4）質(zhì)的物理狀態(tài)分：）質(zhì)的物

4、理狀態(tài)分：固體固體如固體滲如固體滲C、固體滲、固體滲B等。等。液體液體如鹽溶爐滲如鹽溶爐滲B或或B、C、N共滲等，滲共滲等，滲Al等金屬等金屬 氣體氣體氣體滲氣體滲C和和C、N共滲。共滲?；瘜W(xué)熱處理的分類 化學(xué)熱處理的特點(diǎn)l化學(xué)熱處理的特點(diǎn)有：化學(xué)熱處理的特點(diǎn)有：4）能獲得具有特殊性能的表面層）能獲得具有特殊性能的表面層 3）經(jīng)濟(jì)效果好）經(jīng)濟(jì)效果好2）具有較好的工藝性）具有較好的工藝性1）不受工件幾何形狀的限制）不受工件幾何形狀的限制 化學(xué)熱處理的條件1. 1. 滲入元素的原子滲入元素的原子必須是活性原子必須是活性原子而而 且且具有較大的擴(kuò)散能力具有較大的擴(kuò)散能力。2. 2. 零件本身具有零件

5、本身具有吸收滲入原子的能力吸收滲入原子的能力, , 即對(duì)滲入原子有一定的即對(duì)滲入原子有一定的溶解度溶解度或能或能 與之化合與之化合 ,形成化合物。形成化合物。滲碳回火爐 介質(zhì)的分解介質(zhì)的分解1分解的同時(shí)釋放出活性原子。分解的同時(shí)釋放出活性原子。如：滲碳如：滲碳 CH42H2+C 氮化氮化 2NH33H2+2N化學(xué)熱處理的基本過程氮化擴(kuò)散層 工件表面的吸收工件表面的吸收2活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。成化合物。化學(xué)熱處理的基本過程擴(kuò)散擴(kuò)散3原子向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定的擴(kuò)散層。 化學(xué)熱處理的擴(kuò)散過程在化學(xué)熱處理中，滲入元素原子在金屬中形成在化學(xué)

6、熱處理中，滲入元素原子在金屬中形成的固溶體有兩種：的固溶體有兩種：當(dāng)滲入元素為原子半徑較小的非金屬元素（當(dāng)滲入元素為原子半徑較小的非金屬元素（C、N、B)時(shí)，其與金屬形成時(shí)，其與金屬形成間隙固溶體間隙固溶體；當(dāng)滲入元素是金屬元素時(shí)，其與原金屬形成當(dāng)滲入元素是金屬元素時(shí)，其與原金屬形成置置換固溶體換固溶體（鋁、鉻、硅、鋅等）。（鋁、鉻、硅、鋅等）。擴(kuò)散擴(kuò)散指金屬表面溶入被滲元素后，該元素濃度增加，形成濃度差，發(fā)生遷移現(xiàn)象。指金屬表面溶入被滲元素后，該元素濃度增加，形成濃度差，發(fā)生遷移現(xiàn)象。 1.1.鋼的化學(xué)熱處理指的是向鋼的表面滲入化學(xué)元素。鋼的化學(xué)熱處理指的是向鋼的表面滲入化學(xué)元素。2.2.化學(xué)熱處理的大致過程為：加熱，分解，吸收和擴(kuò)散?；瘜W(xué)