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          化學熱處理的基本原理
          滲劑分解:
          1. 滲劑發生分解反應,反應物提供欲滲元素的活性原子過程
          2. 一般中性原子或分子,因化學活動力不夠或體積太大無法滲入工件表面
          3. 只有具有較大能量的新生態活性原子,才能與金屬表面的原子發生相互作用滲入工件表面,例如滲碳時2CO→CO2+〔C〕
          4. 分解反應的速度與外界的溫度及催化劑作用有關
                 CH4→2H2+〔C〕    2NH3→3H2+2〔N〕
          活性原子吸收:
          1. 活性原子先被吸附在工件表面,然后溶入金屬基本的晶格中,并向內部擴散,即吸附擴散
          2. 活性原子首先與金屬發生化學反應形成化合物,然后化合物溶解,滲入元素向金屬內部擴散,即反應擴散
          3. 關鍵是具有活性原子
          滲入元素擴散:
          1. 鋼表面吸收活性原子后滲入元素的濃度大大提高,使表面和內部形成濃度差
          2. 在溫度下,原子沿著濃度梯度下降的方向往工件內部擴散,形成擴散層
          3. 擴散層的特點是滲入元素在表面層的濃度高,離開表層越遠,濃度越低
          間隙式擴散:
          1. 原子在晶格點隈的間隙位置間躍遷,形成間隙固溶體。例如C、N、B在鐵中按此方式擴散
          2. 間隙式擴散的另一種形式是Cr、Al、Si、V等原子滲入奧氏體中形成置換式固溶體
          空位式擴散:
          晶體中的空位存在使原子遷移,產生連續的空位運動,同時空位的遷移產生了原子擴散
          溫度對擴散的影響:
          1. 擴散系數隨溫度升高而急劇增大,溫度升高,原子熱振動能量大,同時,晶格空位密度增大,使擴散速度增加
          C在奧氏體中擴散速度從850oC→925 oC,提高1.5倍;N在鐵不體中擴散速度從500~550 oC提高1倍
          2. 滲層濃度和溫度成指數關系
          濃度對擴散的影響:
          1. 滲入元素的濃度越高,表層與內部間的濃度差越大,濃度梯度則越大,使擴散系數增加,在相同擴散時間條件下,滲層深度越深
          2. 氣體滲碳強滲階段的大滴量或高碳勢就是增加里外濃度差,有利擴散。該工藝比原工藝時間縮短30%~50%
          對擴散時間影響:
          擴散時間長,滲層深度加大,擴散時間和滲層深度是拋物線關系
          晶體結構對擴散的影響:
          1. 若金屬有同素異構轉變(Fe、Ti),則同一元素在不同結構固溶體中擴散系數不同
          2. 在910oC時,碳在γ- Fe中擴散比在α- Fe中擴散快得多
          3. 在600oC時,氮在α- Fe中擴散系數是γ- Fe的2000倍
          4. 擴散與晶體中原子密排程度有關,γ- Fe原子密排系數為0.74,α- Fe為0.68
          固溶體類型對擴散的影響:
          碳、氮等原子在間隙式固溶體中擴散經在置換式固溶體中擴散快得多
          合金元素對擴散的影響:
          1. 滲碳時,強碳化物形成元素W、Mo、Cr、V使擴散激活能提高,擴散系數減少,并增加表面碳濃度
          2. Ni、Co等元素使碳在奧氏體中的擴散激光器活能降低,擴散系數增加,降低表面碳濃度
          3. 滲氮時,鋼中碳和大多數合金元素(鋁除外)均降低氮擴散系數
          4. 800oC以上碳、氮共滲時,氮的存在,使碳擴散加速顯著
          晶界對擴散影響:
          1. 晶界上晶體缺陷多,原子沿晶界擴散所需激活能量少,擴散速度比晶內快。合金鋼滲碳時,碳化物首先沿奧氏體晶界或晶粒交界處成核,并沿晶界長大。滲碳后緩冷常沿奧氏體晶界析出網絡狀碳化物
          2. 晶粒粗大,在晶界上優先成核。晶粒細小時,晶界上的元素迅速向晶內溶解,晶界優先擴散不易覺察
          變形及應力對擴散的影響:
          塑性變形及應力,增加晶體結構缺陷,造成點陣畸變使擴散系數增大
          催滲劑對擴散的影響:
          1. 滲碳時加NH4Cl、CCl4,使滲速加快
          2. 加海綿鈦,加氧使滲氮速度加快

          文章來源:維爾爐業   轉載請注明出處:http://www.sexpiano.com

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