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: