化学热处理技术优化方法

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的表面热处理方法。化学热处理的方法有许多种，生产上常用的有渗碳、渗氮和碳氮共渗。

化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的表面热处理方法。

化学热处理的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质（渗剂）分解或电离，产生渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。化学热处理的方法有许多种，生产上常用的有渗碳、渗氮和碳氮共渗。

1. 渗　碳

渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。

渗碳所用的介质通常称为渗碳剂，根据渗碳剂物理状态不同，渗碳可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种。气体渗碳法的渗碳过程容易控制，渗碳质量好，生产率高，易实现机械化和自动化，所以生产中应用广泛。

渗碳的目的是使工件表面获得高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，心部具有一定的强度和良好的韧性，因此，渗碳零件一般用碳的质量分数在0.10%～0.25%范围内的低碳钢或低碳合金钢制造，如 15、20、20Cr、20GrMnTi钢等。工件渗碳后，其表层碳的质量分数可达0.85%～1.05%，且从表层到心部碳的质量分数逐渐减少，心部仍保持原来低碳钢碳的质量分数。在缓慢冷却的条件下，表层为过共析钢组织，往里是共析钢组织、亚共析钢组织，中心为原始组织。(https://www.chuimin.cn)

2. 渗　氮

渗氮是使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理工艺。钢铁渗氮后，可形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物时，可获得比渗碳层更高的硬度、耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件，如镗床主轴、镗杆、磨床主轴和气缸套等。

3. 碳氮共渗

碳氮共渗是在金属工件表层同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。共渗层的力学性能兼有渗碳层和渗氮层的优点，具有高的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。碳氮共渗的速度明显大于单独渗碳或渗氮的速度，因而可缩短生产周期。气体碳氮共渗广泛用于汽车和机床中的齿轮、蜗轮及轴类零件等。

以渗氮为主的氮碳共渗，也称为软氮化。其特点是加热温度低，共渗时间短，工件变形小，不受钢种限制，渗层韧性好但硬度较低。软氮化一般用于模具、量具及高速工具钢刀具等。

化学热处理技术优化方法

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