渗碳与碳氮共渗催渗技术的发展与现状.doc

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1、港碳与碳氮共港催渗技术的发展与现状安峻岐摘要：简要介绍了几种常见催渗技术的研究发展。并以各种常见炉型、气氛为例，介绍了催滲技术的应用现状C关键词：渗碳催渗渗碳速度快速渗碳碳氮共渗稀土催渗BH渗碳催渗■I■刖S:寻求加速化学热处理的途径，一直是世界各国企业界的追求。从工业发展的历史看，在渗碳、渗氮工艺中采用分段控制法，复合渗处理、高温扩散、釆用加速扩散的新材料，催渗技术（包括物理、化学催渗）都是人们可贵的探索。有的方比较成熟，已被广泛采用；有的方法还正在完善发展，如催滲技术。有些企业通过催渗降低工艺温度，从而达到减少工件变形、细化产品金相组

2、织的目的；有的通过催渗提离渗速，达到提高了生产效率、降低了生产成本的目的。仁对催渗机理的探讨：笔者认为现有的催渗技术虽然种类很多，但从机理上讲，无非分稀土催渗技术、腐蚀催渗技术和BH催渗技术三类。对各催渗技术机理的研究，目前还都处在探索阶段。1.K氧化腐蚀催渗技术：该领域的研究认为，工件在处理前不可避免的会与空气、切削液、清洗剂等物质接触,从而使工件表面被钝化，形成一层“钝化膜”。钝化膜的存在会影响碳、氮在工件表面的吸附。去除钝化膜后可以提高渗速，达到催渗的目的。在具体做法上一般有两种：一种做法习惯上被称之为“表而预氧化法渗碳前，在无气氛

3、保护情况下，将工件加热到400〜500°C保持一段时间，使工件表面残油被清除的同时，被空气氧化生成一层薄的氧化膜：Fe+OoFe3O4在渗碳、氮时气氛中的碳会优先将氧化膜还原成新生态的铁：代3。4十CO—Fe+CO2新生态的铁具有很强的表面活性，可以促使碳、氮在工件表面的吸附，实现催渗。另一种做法，笔者称Z为“化学腐蚀法”。它一般通过在渗剂或气氛中添加强腐蚀性物质，如：氯化物、氟化物、以及碘化物等来实现。在渗碳、氮过程中，这些强腐蚀性物质可以腐蚀、活化工件表面，增强碳、氮的吸附,实现催渗。强腐蚀性化学物质在“活化工件表而”的同时，也会对产

4、品和设备造成腐蚀，特别对氧探头的影响更明显，所以这种方法目前已很少有人使用。“表面预氧化法”在实践中的应用较为广泛，但对其实际效果，却颇有争议。一汽热处理厂的欧阳总师是“表面预氧化”优势的最早发现者，在与笔者交流时，欧阳认为，“表而预氧化”可以很好解决渗层的均匀性问题，但它对渗速无明显作用。1.2.稀土催渗技术稀土催渗机理的理论研究成果较多，目前较为流行的说法是稀土原子比铁的原子半径大（稀土182.4pm;D＞铁117pm）,稀土渗入后必然会引起周边金属晶格点阵的畸变，渗入元素（碳、氮等）会在畸变区富集，从而提高了渗入元素的聚集浓度和扩散

5、驱动力，提高了渗速。但按照传统的固溶理论，按休姆一罗瑟里(Hume—Rothery)规律或韦加(Vegard)对异类原子间固溶规律的论述，我们乂很难对大尺寸原子的渗入进行解释。对此哈工大韦永德教授认为，作为微观结构参数，表征空间特征参量的原子尺寸因素只是一个笼统的概念。事实上，原子半径本身并没有十分确定的意义，它只表示原子外层电子云在空间的有效作用范围。在不同的作用条件下，其范围是会变化的。对稀土催渗机理的解释目前又有：“原子空位模型”、“双空位模型”、“原子空位团模型”等几种提法。FI前这一领域的研究还多处于理论和实验室阶段，但其论著己

6、经在很大程度上动摇了传统化学热处理理论的根基。3、结论：通过对稀土催渗技术、腐蚀催渗技术和BH催渗技术三类技术的机理和应用现状介绍，可以看出我国在催渗技术领域研究开发相当活跃，呈现出百花齐放的可喜局面，经过二十多年的研究和发展，目前我国催渗技术已经达到了国际领先水平。尽管在学术上还存在一些争议，工艺上也有进一步完善和发展的需要，但催渗技术，特别是BH催渗技术已被追求质量进步，重视经济效益的企业界广为采用，对化学热处理行业产生了深刻的彫响，它必将为国民经济的快速发展作出巨大贡献。参考文献(需要整理)"《金属学报》1983,19(5)：B19

7、7韦永德，刘志儒。用化学法对20钢、纯Fe表面扩散渗稀土元素的研究。②CA85100594A韦永德混合氯化稀土③90109194.4稀土低温髙浓度气体渗碳方法④CN85100188“微氮中温气体渗碳工艺碗“BH催渗技术”。⑦中国热处理行业十五发展规划"樊东黎，程宗祥等。BH催渗技术鉴定意见2001年7月于一汽。，"87100494钢件活化催渗气体快速渗碳法；