化學熱處理

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化學熱處理：是將工件表面滲進了某些化學元素的原子，改變了表層的化學成份，使表面能得到高硬度或某些特殊的物理、化學性能。

而心部組織成份不變，仍保留原來的高塑性。高韌性的性能，這樣在工件截面上就有截然不同的化學成份與組織性能。

化學熱處理生產周期長，不便於實現機械化、自動化生產，工藝複雜，質量不夠穩定，輔助材料消耗多、費用大、成本高，許多情況下還需要貴重的合金鋼。

化學熱處理只在獲得表面層的更高硬度與某些特殊性能及心部的高韌性等方面優於表面淬火。

目錄

化學熱處理的主要方法

化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

基本過程

化學熱處理包括三個基本過程，即

①化學滲劑分解為活性原子或離子的分解過程；

②活性原子或離子被鋼件表面吸收和固溶的吸收過程；

③被滲元素原子不斷向內部擴散的擴散過程。

滲碳法之種類

滲碳法按使用之滲碳劑而可分為如下三大類：

（1）固體滲碳法：以木炭為主劑的滲碳法。

（2）液體滲碳法：以氰化鈉為主劑之滲碳法。

（3）氣體滲碳法：以天然氣、丙烷、丁烷等氣體為主劑的滲碳法。

固體滲碳法

將表面滲碳鋼作成的工件，連同滲碳劑裝入滲碳箱而密閉，裝入加熱爐，加熱成沃斯田鐵狀態，使碳從鋼表面侵入而擴散，處理一定時間後，連同滲碳箱冷卻，只取出滲碳處理工件，進行一次淬火、二次淬火、施行回火。

液體滲碳法

液體滲碳法為將工作件浸漬於鹽浴中行滲碳之方法。因鹽浴之淬火性良好，因此可減少工作件之變形，並可使處理件加熱均勻。升溫迅速，操作簡便，便於多種少量的生產。尤其在同一爐，可同時處 理不同滲碳深度的處理件。

液體滲碳是以氰化鈉為主成分，所以同時能滲碳亦能氰化，所以亦稱為滲碳氮化，有時亦稱為氰化法。處理溫度約以700℃界，此溫度以下以氮化為主，滲碳為輔，700℃以上則滲碳為主，氮化為輔，氮化之影響極低。一般工業上使用時，系以滲碳作用為主。

氣體滲碳法

氣體滲碳，由於適合大量生產化，作業可以簡化，品質管制容易算特點，目前最普遍被採用。此法有變成氣體（或稱發生氣體）及滴注式之兩種。變成氣體方式之方法是將碳化氣體（C4H10，C3H8，CH4等）和空氣相混合後送入變成爐，在爐內1000～1100℃之高溫下，使碳化氫和空氣反應而生成所謂變成氣體，由變成爐所生成的氣體有各種稱呼，本文方便上叫做變成氣體。變成氣體以CO、H2、N2，為主成份，內含微量CO2、H2O、CH4，然後將此氣體送進無外氣泄入的加熱爐內施行滲碳。滲碳時，因所需的滲碳濃度不同，在變成氣體內添加適當量的C4H10、C3H8、CH4等以便調滲碳濃度。

氣體滲碳氮化法

氣體滲碳氮化時，滲碳和滲氮作用同時行。氣體滲碳用的氣體滲碳用的氣體用來產生滲碳作用，而N H3氣體用產生滲氮作用。氣體滲碳氮化溫度為704～900℃，其處理時間比氣體滲碳法短，得較薄的硬化層，所得滲碳氮化結果類似於液體滲碳氮化所得者。

化學熱處理的特點

1.提高零件的耐磨性

採用鋼件滲碳淬火法可獲得高碳馬氏體硬化表層；合金鋼件用滲氮方法可獲得合金氮化物的彌散硬化表層。用這兩種方法獲得的鋼件表面硬度分別可達HRC58～62及HV800～1200。

2.提高零件的疲勞強度

滲碳、滲氮、軟氮化和碳氮共滲等方法，都可使鋼零件在表面強化的同時，在零件表面形成殘餘壓應力，有效地提高零件的疲勞強度。

3.提高零件的抗蝕性與抗高溫氧化性

例如，滲氮可提高零件抗大氣腐蝕性能；鋼件滲鋁、滲鉻、滲硅後，與氧或腐蝕介質作用形成緻密、穩定的Al2O3、Cr2O3、SiO2保護膜，提高抗蝕性及高溫抗氧化性。

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