渗入铬、钒、铌、钛的处理方法

利用化学热处理方法将金属（如铬、钒、铌、钛）原子渗入工件表面的工艺称为渗金属，其渗层称为渗金属层，也称为金属碳化物覆层。表8-36是几种渗金属层与其他处理方法的性能对比，从表中可看出渗金属层有着优异的耐磨性、耐蚀性等性能。在渗金属工艺中，渗铬工艺常用于耐腐蚀、抗高温氧化、耐磨损和需提高疲劳强度的工件，适用于碳钢、合金钢、铸铁、铁基合金、镍基合金、钴基合金、难熔金属等材料的表面处理。渗钛可提高钢铁的耐蚀性、表面硬度和耐磨性；可提高铜基合金、铝基合金的表面硬度、耐磨性、热稳定等性能。渗钒、铌工艺主要用于要求超高硬度、高耐磨性的工件。

表8-36 几种渗金属层与其他处理方法的性能对比

(www.xing528.com)

渗金属技术较多地用于钢铁件，主要是利用铬、钒、铌、钛与碳的亲和力比铁强，能从铁中获得碳原子的能力，形成金属碳化物渗层。金属碳化物渗层的形成原理可做如下解释：铬、钒、铌、钛的原子直径较大，渗入钢件中造成晶格的畸变，表面能升高，但由于与碳的亲和力比铁强，与碳形成碳化物，可使晶格畸变减少，表面能降低，使金属原子能不断“渗入”。高温下碳原子比金属（如铬、钒、铌、钛）原子扩散更容易，而且钢铁表面有碳化物形成后，也阻碍金属原子进一步渗入，所以在较低温度下渗金属，金属碳化物渗层的增长是金属原子不断吸附于钢的表面，碳原子不断由里向外扩散的结果（这也是金属碳化物渗层又称为金属碳化物覆层的原因）；在较高温度下，钢铁中晶格空隙较大，渗入的金属原子动能较大，金属原子也较容易进入基体金属中，在渗入金属向内扩散和基体碳原子向外扩散的双向扩散作用下，渗层深度比较低温度下渗金属的渗层深度显著增加。