第五章热扩渗第五章热扩渗引言引言•将工件放在特殊介质中加热，使介质中某将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层层((或掺杂层或掺杂层))的工艺，就称为的工艺，就称为热扩渗技术热扩渗技术，，或或化学热处理技术。化学热处理技术。所形成的合金层称为所形成的合金层称为热扩渗层热扩渗层，，简称简称渗层渗层。。•特点是特点是：渗层与基本金属之间是冶金结合，：渗层与基本金属之间是冶金结合，结合强度很高，渗层不易脱落或者剥落。结合强度很高，渗层不易脱落或者剥落。●●通过渗入不同合金元素，或者采用不同渗入通过渗入不同合金元素，或者采用不同渗入工艺，可以使工件表面获得不同组织和性能工艺，可以使工件表面获得不同组织和性能的扩散层。从而极大提高工件的耐磨性、耐的扩散层。从而极大提高工件的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能等。蚀性和抗高温氧化性能等。●●能进行热扩渗的元素包括能进行热扩渗的元素包括CC，，NN，，BB，，ZrZr，，AlAl，，Cr,V,Nb,Ti,Si,SCr,V,Nb,Ti,Si,S等和多元共渗。等和多元共渗。第一节熱扩渗技术的基本原理第一节熱扩渗技术的基本原理一、热扩渗层形成的基本条件一、热扩渗层形成的基本条件 渗入元素的原子存在于扩渗层的形式为二种：渗入元素的原子存在于扩渗层的形式为二种：固熔体和金属化合物固熔体和金属化合物∴∴11、渗入元素必须能够与基体金属形成固熔体或、渗入元素必须能够与基体金属形成固熔体或金属间化合物。原子直径，结构，电负性等金属间化合物。原子直径，结构，电负性等必须满足要求。必须满足要求。22、欲渗元素与基材之间必须有直接接触；、欲渗元素与基材之间必须有直接接触；33、被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度；、被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度；加热加热第一节熱扩渗技术的基本原理第一节熱扩渗技术的基本原理44、对靠化学反应提供活性原子的热扩渗工、对靠化学反应提供活性原子的热扩渗工艺而言，反应必须满足艺而言，反应必须满足热力学条件热力学条件。。•置换反应：置换反应：A+BClA+BCl22((气气)ACl+[B])ACl+[B]•还原反应：还原反应：BClBCl22((气气)+H)+H22→2HCl(→2HCl(气气)+)+[B][B]•分解反应：分解反应：BClBCl22((气气)→Cl)→Cl22((气气)+[B])+[B]第一节熱扩渗技术的基本原理第一节熱扩渗技术的基本原理二、渗层形成机理二、渗层形成机理33个过程：个过程：①①产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面。产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面。•热激活能法和化学反应法热激活能法和化学反应法•热激活能法：用于热浸渗热激活能法：用于热浸渗((镀镀))、电镀渗、化学镀渗、喷、电镀渗、化学镀渗、喷镀渗和无活化剂的金属粉末的热扩渗；镀渗和无活化剂的金属粉末的热扩渗；②②渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上，随渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上，随后被基体金属所吸收．形成最初的表面固溶体或后被基体金属所吸收．形成最初的表面固溶体或金属间化合物．建立热扩渗所必须的浓度梯度；金属间化合物．建立热扩渗所必须的浓度梯度；③③渗剂元素原子向基体金属内部扩散，基体金属原渗剂元素原子向基体金属内部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，使渗层增厚。子也同时向渗层中扩散，使渗层增厚。第一节熱扩渗技术的基本原理第一节熱扩渗技术的基本原理三、热扩渗速度的影响因素三、热扩渗速度的影响因素●●热扩渗层的形成速度总是由上述三个过程热扩渗层的形成速度总是由上述三个过程中最慢的一个来制约。中最慢的一个来制约。•初始阶段：受供给渗剂活性原子的化学初始阶段：受供给渗剂活性原子的化学反应速度控制；反应速度控制；•反应物浓度；反应温度；活化剂反应物浓度；反应温度；活化剂•形成渗层后：主要取决于扩散速度：形成渗层后：主要取决于扩散速度：•温度；时间；晶体结构；晶体缺陷等。温度；时间；晶体结构；晶体缺陷等。第一节熱扩渗技术的基本原理第一节熱扩渗技术的基本原理四、四、扩渗层的组织特征扩渗层的组织特征●●纯扩散纯...
