渗金属是用金属元素饱和零件的表面，使零件具有某些特定的物理化学性质的化学热处理方法，同其他化学热处理过程一样，也包括渗入金属的介质分解、吸收以及金属原子的扩散。由于金属原子在钢中的扩散速度比碳、氮等原子慢得多，因此渗金属是在更高的温度和更长的保温时间下进行的。

渗铬是常见的渗金属的一种，渗铬后在零件的表面形成铬、铁、碳的渗层，具有耐蚀能够、抗氧化性、耐磨性和较好的抗疲劳性能等，渗铬与镀铬相比，渗铬层致密，渗层与基体的结合较牢固，因此应用更为广泛。

(1)常见渗铬的方法和特点

按照介质存在状态的不同，一般分为三种：固体法、液体法和气体法。

①固体法  根据使用热处理设备的差异又分为粉末法、粒状法和膏剂法。通常前两种用于大批量生产，将工件封箱处理，冷却后直接使用，也可直接淬火处理或重新加热，该方法应用广泛。后一种在保护气氛炉、真空炉等设备中进行，随炉冷却或直接淬火，适用于单件和小批量生产。

②液体法  有熔盐法和电解法两种，熔盐法是指将预渗的工件放入熔盐中加热渗铬，可直接出炉淬火或出炉冷却，该工艺应用较多；电解法是在电解液中进行，也可直接出炉淬火或出炉冷却，出于环保的角度，应用较少。

③气体法  是将工件在密闭的容器内进行渗铬处理，同样可以直接出炉淬火或出炉冷却，渗铬的特点：整个生产流程便于操作和控制；渗层的韧性好，可进行淬火处理；渗层薄；渗层的综合力学性能较好。通常为了保持渗铬层良好的性能，需加热淬火的零件应在保护气氛炉或真空炉等热处理设备中进行。

(2)渗铬工艺

渗铬后的工件提高了抗腐蚀性、耐氧化和抗磨性能，同时也具有良好的疲劳性能，因此保护精密零件如各种游标卡尺、千分尺等零件的正常工作。渗铬后工件的综合性能较好，常用于耐磨、耐腐蚀工件的化学处理。渗铬时间愈长，表面渗铬层越厚，则效果越好。

渗铬工艺中的工艺参数为温度、保温时间，渗铬为金属间的相互作用，原子半径相差不大，故原子的迁移困难，因此必须提高渗铬温度和延长时间。

①固体渗铬分为两个过程，首先固体金属与催渗剂发生反应后生成该元素的氯化物气体，然后氯化物与工件表面的铁进行置换反应，生成活性原子渗入钢件表面。反应式为：

MeCln+Fe=FeCln+[Me]

高温固体渗铬反应为：Cr+2NH4Cl=CrCl2+2NH3+H2

CrCl2+Fe=FeCl2+[Cr]

目前使用较好的粉末渗铬剂配方为10%  Cr2O3+4%A1+2%NH4Cl+1%  Cul2+余量Al2O3，T12A钢在950℃，4h渗铬处理后可得到11μm的铬的碳化物层[，其相结构为(Cr，Fe)7C3和少量Fe3C，过渡层为α-Fe基体上分布着(Cr，Fe)7C3。

对3Cr2W8V热作模具钢进行渗铬处理，渗铬剂的成分为60%高碳铬铁+38% Al2O3+2% NH4Cl，进行1050℃×15h的渗铬处理。然后对其进行热处理：550～600℃预热，保温1h，1050～1070℃加热，保温5～6min，预冷至850～900℃，淬入50～60℃的热油中，当模具的温度冷至100～200℃时，在碳酸钠的液体中煮沸1h。最后冲头或上模在550℃×3h后冷却，再进行180℃×2h的低温回火，而下模采用650℃×3h回火。实践证明经过渗铬处理和热处理后的热作模具使用寿命提高7～8倍。

②液体渗铬是将清洗干净的钢件预热后，放入熔融的金属中或能析出活性原子的盐浴中停留一段时间，达到要求的渗层后取出空冷。一般推荐采用盐浴成分为15% Cr2O3+12.5%REMg9-8稀土硅镁+72.5%硼砂，该配方具有活性强、流动性好、使用周期长、耐腐蚀、无沉淀等特点，用于处理中、高碳碳钢、合金钢等可获得高的硬度、好的耐磨性、高的耐腐蚀性，以及形成高的高温抗疲劳氧化性的铬、碳的碳化物层。

③气体渗铬是在该种金属的氯化盐的气氛中进行。另外还有真空渗铬，其具有很强的耐蚀性，40Cr、20经渗铬后腐蚀率很低，故效果十分明显。

(3)影响渗铬的工艺参数

①温度的影响  在渗铬过程中，温度的高低对渗层的影响十分明显，所采用的设备不同，其温度也有差异，通常的规律为：固体渗铬温度高于液体和气体渗铬温度；合金钢的渗铬温度高于碳钢；高熔点的合金渗铬温度高于钢。随着温度的升高，零件表面的渗层增厚，综合考虑到设备因素、渗层等技术要求，一般选用的渗铬温度为900～1100℃。

②时间的作用  渗铬时的保温时间长短是确定渗铬层的十分关键的因素，在渗铬过程中，铬原子需要克服钢中碳、合金元素阻碍其扩散的阻力，渗入零件的表面。随着时间的延长，开始阶段渗层厚度增加很快，随后速度缓慢，时间与渗层呈对数曲线关系，如达到渗层0.005～0.040mm，则一般的时间为3～6h为宜。

③合金元素的影响  渗铬工艺广泛应用于钢铁材料、有色金属、硬质合金等材料中，在生产实践中起着十分重要的作用。合金元素对渗铬层的影响很大，合金元素的含量越高则渗层越浅，因此渗铬零件的合金元素不宜过高。

考虑到渗铬零件的化学成分的不同，对低碳钢和低碳合金钢而言，铬固溶于钢的基体中，与碳结合为Cr23C6碳化物，阻碍铬原子的扩散进行，渗铬层的厚度变薄；对中、高碳钢和中、高合金钢而言，其渗层全为金属碳化物覆盖层，渗铬层的厚度取决于碳原子的扩散速度，由于碳原子的含量增高，故渗层越厚。对零件进行预先处理，提高表面的含碳量，可提高渗铬的速度和厚度等，如预渗碳、碳氮共渗或氮碳共渗等。

总之，钢中含有形成碳化物的合金元素多，含量越高，则碳在钢中的扩散的速度慢，金属碳化物覆盖层变薄，而钢中的硅元素含量高，将促使碳原子扩散能力越强，金属碳化物覆盖层越厚。