化學(xué)熱處理是通過改變金屬和合金工件表層的化學(xué)成分却紧、組織和性能的金屬熱處理黑乞。
化學(xué)熱處理的工藝過程一般是：將工件置于含有特定介質(zhì)的容器中登失，加熱到適當(dāng)溫度后保溫胶棕，使容器中的介質(zhì)(滲劑)分解或電離贸渐，產(chǎn)生的能滲入元素的活性原子或離子，在保溫過程中不斷地被工件表面吸附附舌，并向工件內(nèi)部擴散滲入渺纯，以改變工件表層的化學(xué)成分。通常蛉差，在工件表層獲得高硬度正蹋、耐磨損和高強度的同時，心部仍保持良好的韌性壕哩，使被處理工件具有抗沖擊載荷的能力钧宠。
每一種化學(xué)熱處理工藝都各有其特點，如果需要分別或同時提高耐磨扎运、減摩瑟曲、抗咬死、耐蝕绪囱、抗高溫氧化和耐疲勞性能测蹲，則根據(jù)工件的材質(zhì)和工作條件選擇相應(yīng)的化學(xué)熱處理工藝。
化學(xué)熱處理是古老的工藝之一鬼吵，在中國可上溯到西漢時期扣甲。已出土的西漢中山靖王劉勝的佩劍，表面含碳量達O.6～0.7%齿椅，而心部為O.15～O.4%琉挖，具有明顯的滲碳特征。明代宋應(yīng)星撰《天工開物》一書中涣脚，就記載有用豆豉示辈、動物骨炭等作為滲碳劑的軟鋼滲碳工藝。
明代方以智在《物理小識》“淬刀”一節(jié)中遣蚀，還記載有“以醬同硝涂鏨口矾麻，煅赤淬火”。硝是含氮物質(zhì)善答，當(dāng)有一定的滲氮作用仁墅。這說明滲碳、滲氮或碳氮共滲等化學(xué)熱處理工藝缤币，早在古代就已被勞動人民所掌握冲倡，并作為一種工藝廣泛用于兵器和農(nóng)具的制作。
隨著化學(xué)熱處理理論和工藝的逐步完善旬敞，自二十世紀初開始蒸橡，化學(xué)熱處理已在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著機械制造和軍事工業(yè)的迅速發(fā)展深境，對產(chǎn)品的各種性能指標也提出了越來越高的要求每玛。除滲碳外雳梧，又研究和完善了滲氮、碳氮和氮碳共滲至沸、滲鋁鼻蟆、滲鉻、滲硼盖扔、滲硫、硫氮和硫氮碳共滲缘缚，以及其他多元共滲工藝勾笆。
電子計算機的問世，使化學(xué)熱處理過程的控制日臻完善桥滨，不僅生產(chǎn)過程的自動化程度越來越高窝爪，而且工藝參數(shù)和處理質(zhì)量也得到更加可靠的控制。
按滲入元素的性質(zhì)齐媒，化學(xué)熱處理可分為滲非金屬和滲金屬兩大類蒲每。前者包括滲碳、滲氮喻括、滲硼和多種非金屬元素共滲邀杏，如碳氮共滲、氮碳共滲唬血、硫氮共滲望蜡、硫氮碳(硫氰)共滲等；后者主要有滲鋁拷恨、滲鉻脖律、滲鋅，鈦漩叶、鈮苹衰、鉭、釩狞朦、鎢等也是常用的表面合金化元素棘爱，二元、多元滲金屬工藝拉盘，如鋁鉻共滲序敷、鉭鉻共滲等均已用于生產(chǎn)。此外当糯，金屬與非金屬元素的二元或多元共滲工藝也不斷涌現(xiàn)赋昔，例如鋁硅共滲、硼鉻共滲等捧练。
鋼鐵的化學(xué)熱處理可按進行擴散時的基本組織亮绢，區(qū)分為鐵素體化學(xué)熱處理和奧氏體化學(xué)熱處理箭谴。前者的擴散溫度低于鐵氮共析溫度，如滲氮俘戈、滲硫溉潭、硫氮共滲、氧氮共滲等少欺，這些工藝又可稱為低溫化學(xué)熱處理喳瓣；后者是在臨界溫度以上擴散，如滲碳赞别、滲硼畏陕、滲鋁、碳氮共滲等仿滔，這些工藝均屬高溫化學(xué)熱處理范圍惠毁。
滲碳是使碳原子滲入鋼制工件表層的化學(xué)熱處理工藝。滲碳后崎页，工件表面含碳量一般高于0.8%鞠绰。淬火并低溫回火后，在提高硬度和耐磨性的同時飒焦，心部能保持相當(dāng)高的韌性蜈膨，可承受沖擊載荷，疲勞強度較高荒给。但缺點是處理溫度高掐抢，工件畸變大。
滲碳工藝廣泛應(yīng)用于飛機哗缀、汽車统扔、機床等設(shè)備的重要零件中，如齒輪板蜻、軸和凸輪軸等馁筷。滲碳是應(yīng)用最廣、發(fā)展得最全面的化學(xué)熱處理工藝捺盖。用微處理機可實現(xiàn)滲碳全過程的自動化芥吧，能控制表面含碳量和碳在滲層中的分布。
滲氮是使氮原子向金屬工件表層擴散的化學(xué)熱處理工藝融唬。鋼鐵滲氮后漾衅，可形成以氮化物為主的表層。當(dāng)鋼中含有鉻芋困、鋁楞便、鉬等氮化物時，可獲得比滲碳層更高的硬度利术、更高的耐磨呈野、耐蝕和抗疲勞性能低矮。滲氮主要用于對精度、畸變量被冒、疲勞強度和耐磨性要求都很高的工件军掂，例如鏜床主軸、鏜桿昨悼，磨床主軸蝗锥，氣缸套等。
碳氮共滲和氮碳共滲是在金屬工件表層同時滲入碳率触、氮兩種元素的化學(xué)熱處理工藝玛追。前者以滲碳為主，與滲碳相比闲延，共滲件淬冷的畸變小，耐磨和耐蝕性高韩玩，抗疲勞性能優(yōu)于滲碳垒玲，70年代以來，碳氮共滲工藝發(fā)展迅速找颓，不僅可用在若干種汽車参七、拖拉機零件上，也比較廣泛地用于多種齒輪和軸類的表面強化狱诊；后者則以滲氮為主村次，它的主要特點是滲速較快，生產(chǎn)周期短件策，表面脆性小且對工件材質(zhì)的要求不嚴痒弃，不足之處是工件滲層較薄，不宜在高載荷下工作巩樟。
滲鵬是使硼原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝仆扰。硼在鋼中的溶解度很小，主要是與鐵和鋼中某些合金元素形成硼化物艰捶。滲硼件的耐磨性高于滲氮和滲碳層祟放，而且有較高的熱穩(wěn)定性和耐蝕性。滲硼層脆性較大伤主，難以變形和加工衡喧，故工件應(yīng)在滲硼前精加工。這種工藝主要用于中碳鋼玫氢、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼零件帚屉，也用于鈦等有色金屬和合金的表面強化。
滲硼工藝已在承受磨損的磨具琐旁、受到磨粒磨損的石油鉆機的鉆頭涮阔、煤水泵零件猜绣、拖拉機履帶板、在腐蝕介質(zhì)或較高溫度條件下工作的閥桿敬特、閥座等上獲得應(yīng)用掰邢。但滲硼工藝還存在處理溫度較高、畸變大伟阔、熔鹽滲硼件清洗較困難和滲層較脆等缺點辣之。
滲硫是通過硫與金屬工件表面反應(yīng)而形成薄膜的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)過滲硫處理的工件皱炉，其硬度較低怀估，但減摩作用良好，能防止摩擦副表面接觸時因摩擦熱和塑性變形而引起的擦傷和咬死合搅。
硫氮共滲多搀、硫氮碳共滲是將硫、氮或硫画了、氮虾驰、碳同時滲入金屬工件表層的化學(xué)熱處理工藝。采用滲硫工藝時嫌或，滲層減摩性好伊了，但在載荷較高時滲層會很快破壞。采用滲氮或氮碳共滲工藝時喝灌，滲層有較好的耐磨栅刚、抗疲勞性能，但減摩性欠佳嘉栽。硫氮或硫氮碳共滲工藝慈哗，可使工件表層兼具耐磨和減摩等性能。
滲金屬是將一種或數(shù)種金屬元素阀温，滲入金屬工件表層的化學(xué)熱處理工藝印脓。金屬元素可同時或先后以不同方法滲入。在滲層中啡笑，它們大多以金屬間化合物的形式存在崇磁，能分別提高工件表層的耐磨、耐蝕推姻、抗高溫氧化等性能平匈。常用的滲金屬工藝有滲鋁、滲鉻藏古、滲鋅等增炭。
化學(xué)熱處理的發(fā)展將著重于擴大低溫化學(xué)熱處理的應(yīng)用；提高滲層質(zhì)量和加速化學(xué)熱處理過程；研制適應(yīng)常用化學(xué)熱處理工藝的專用鋼隙姿；發(fā)展無污染化學(xué)熱處理工藝和復(fù)合滲工藝梅垄；用計算機控制多種化學(xué)熱處理過程，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型输玷，研制各種介質(zhì)中適用的傳感器和外接儀表队丝、設(shè)備等。 |
