軟氮化的滲層除了表面的氮碳化合物層課件

熱處理工藝第五章鋼的化學(xué)熱處理定義:將鋼件放在具有一定活性的介質(zhì)中加熱、保使一種或幾種元素滲入鋼件的表層,以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?；具^(guò)程①分解:在一定溫度下,介質(zhì)通過(guò)化學(xué)分解,形成能滲入工件的活性原子;②吸收:工件表面吸收活性原子,并溶入工件材料晶格的間隙或與其中元素形成化合物;③擴(kuò)散:被吸收的原子由表面逐漸向心部擴(kuò)散,目的:①提高滲層硬度和耐磨性;②提高零件接觸疲勞強(qiáng)度和提高抗擦傷能力;③提高零件抗氯化、耐高溫性能;常用種類(lèi):滲碳、滲氮、碳氮共滲、氮碳共滲鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理基本原理1、化學(xué)熱處理過(guò)程般常把它看成由滲劑中的反應(yīng)、滲劑中的擴(kuò)散、滲劑與被滲金屬表面的界面反應(yīng)、被滲元素原子的擴(kuò)散和相變等過(guò)程所構(gòu)成?；瘜W(xué)熱處理過(guò)程有時(shí)可以只有擴(kuò)散過(guò)程,例如用熱浸法滲金屬時(shí),就是把工件浸在熔融的金屬中,直接吸附金屬原子并向內(nèi)部擴(kuò)散也可以類(lèi)似反應(yīng)表示擴(kuò)散是相界面反應(yīng)產(chǎn)生的原子滲入金屬表面后向鋼件內(nèi)部的遷移過(guò)程。鋼的化學(xué)熟處理化學(xué)熱處理滲劑般由含有欲滲元素的物質(zhì)組成,有時(shí)還含有催滲劑,以便從滲劑中分解出含有被滲元素的活性物質(zhì)。所謂滲劑的活性就是在相界面反應(yīng)中易于分解出被滲元素原子的能力例如固體滲碳時(shí),除了炭粒以外,還尚須加碳酸鋇和碳酸鈉,這碳酸鋇和碳酸鈉就是催滲劑,碳酸鋇和碳酸鈉在滲碳前后沒(méi)有變化,僅在滲碳過(guò)程中把炭粒變成活性物質(zhì)CO2C0=CO,+C鋼的化學(xué)熟處理3、化學(xué)反應(yīng)分類(lèi)分解反應(yīng):CH=2H,+C氣體滲碳2NH3=3H2+2[N]氣體滲氮置換反應(yīng):3MeClx+xFe→XEcL3+3[Me]滲金屬還原反應(yīng)2Meclx+xH2→xHCl+2[Me]滲金屬在滲劑一定條件下,則影響滲劑活性的因素是溫度和分解反應(yīng)前后參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度或分壓。鋼的化學(xué)熟處理4、化學(xué)熱處理的吸附過(guò)程及其影響因素化學(xué)熱處理時(shí),相界面反應(yīng)是和金屬表面對(duì)滲劑的吸附過(guò)程緊密相關(guān)的。一般固體表面對(duì)氣相的吸附分成兩類(lèi),即物理吸附和化學(xué)吸附物理吸附:固體表面對(duì)氣體分子的凝聚作用。大多為多分子層,吸附速度快,達(dá)到平衡也快?；瘜W(xué)吸附:固體晶格與活性原子之間結(jié)合力類(lèi)似化學(xué)鍵力,有明顯選擇性。單分子層,需要一定的活化能,吸附速度隨溫度升高而增大。影響因素:溫度、表面活性、表面粗糙度鋼的化學(xué)熟處理、擴(kuò)散過(guò)程表層與心部的被滲的包括:純擴(kuò)散反應(yīng)擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散擴(kuò)散控制型混合控制型I純打散定義:滲入元素在母相金屬中形成固溶體,在擴(kuò)散過(guò)程中不發(fā)生相變或化合物的形成和分解。C、N、B與Fe形成間隙固溶體;Cr、Al、Si等形成置換固溶體。鋼的化學(xué)熟處理擴(kuò)散過(guò)程a)擴(kuò)散控制型反應(yīng)擴(kuò)敢表面濃度很快達(dá)到界面反應(yīng)平衡濃度,化學(xué)熱處理過(guò)程主要取決于擴(kuò)散過(guò)程滲層深度與擴(kuò)散時(shí)間的關(guān)系K這種擴(kuò)散現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在化學(xué)熱處理過(guò)程的初期,或發(fā)生在滲劑活性不足以使?jié)B入元素在工件表面達(dá)到鋼中飽和濃度的t全(b)混合控制型表面被滲原子不能馬上達(dá)到平衡濃度,滲層的增長(zhǎng)速度取決于界面反應(yīng)速度(被滲原子溶入表面的速度)和金屬中該元素的擴(kuò)散速度。鋼的化繼2)反應(yīng)擴(kuò)散當(dāng)滲劑的活性高,滲入元素的濃度大于該溫度下的飽和極限時(shí),可能出現(xiàn)以下情況:a)發(fā)生相變,由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^高的固溶體b)由溶解度較低的固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛雀叩幕衔镄孪嗟拈L(zhǎng)大速度不僅取決于滲入元素在新相中的擴(kuò)散,而且取決于滲入元素在與其相鄰的相中的擴(kuò)散鋼的化學(xué)熟處理加速化學(xué)熱處理過(guò)程的途徑:1)物理催滲法利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)、輻射等,改變溫度、氣壓的物理方法或利用機(jī)械的彈塑性變形等方法來(lái)加速滲劑的分解,活化工件表面,提高吸附和