表面处理

将钢件放于含有一种或几种渗入元素的化学介质中，通过加热、保温、冷却的方法使渗入元素自表面向内部扩散的过程称为化学热处理。化学热处理的目的是通过钢件表面的化学成分和组织，提高金属表面的硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性和疲劳强度等性能。金属表面渗入不同元素后，可以获得不同的性能，因此，金属的化学热处理常以渗入的元素来命名，如渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝、渗铬等。(1)渗碳  它是指钢件在渗碳介质中加热，一般为900℃~950℃,保温，使碳原子渗入其表面，使表层碳含量增加并形成一定的碳浓度梯度的一种热处理工艺，它是机械制造业中应用最广的一种化学热处理方法。根据所用渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳法、液体渗碳法和气体渗碳法。渗碳用钢多为碳的质量分数为0.15%~0.30%的低碳钢或低碳合金钢。渗碳主要用些表面硬度要求很高而心部又要求有足够强度和韧性的零件，如齿轮、活塞销等。为得到所需性能，工件渗碳后通常都要经过淬火+低温回火处理。(2)渗氮  它是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层，提高表层氮的浓度的化学热处理工艺，常见的有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是将工件放入密闭的容器中，通入流动的氨气并加热，保温较长时间后氨气分解产生氨原子，氮原子不断吸附、扩散、渗入工件表层。渗氮温度很低，通常为500℃~580℃,而且渗氮后无须淬火，故工件的变形很小，常用于高速工具钢的齿轮、磨床主轴及那些要求尺寸精密、耐蚀抗磨损的零仟等。但是该工艺周期较长，某些钢(如含铅铜)渗氮后的面脆性较大。(3)碳氮共渗 它是同时向钢的表层渗入碳、氮原子，以提高金属表面层硬度和耐磨性的化学热处理过程。碳氮共渗处理温度范围很宽，550℃～950℃均可进行共渗。日常生活中常把碳氮共渗按温度不同分为三种情况，即高温碳氮共渗(900℃~950℃),中温碳氮渗(800℃~870℃)和低温碳氮共渗(500℃~600℃)。共渗温度不同，共渗层中的碳氮浓度也不同。高温时以渗碳为主，而氮的渗入量很少；低温时以氮的渗人为主，而碳的渗入量很少，俗称软氮化。只有在中温条件下碳和氮的渗入量均适当，应用也最为广泛。因此，碳氮共渗通常指中温碳氮共渗。与单独渗碳相比，碳氮共渗的速度快，生产周期短，工件变形和开裂倾向小，而且工件可获得更高的硬度和耐磨性、疲劳强度及抗啮合能力。

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