鍛件廠化學(xué)熱處理的基本過程是怎樣的？

       鍛件廠化學(xué)熱處理通常可分為分解、吸收和擴(kuò)散三個基本過程。

       一、分解  

       分解就是滲劑通過一定溫度下的化學(xué)反應(yīng)或蒸發(fā)作用，形成含有滲入元素的活性介質(zhì)，然后通過活性原子在滲劑中的擴(kuò)散運(yùn)動而到達(dá)鍛件表面。而活性原子是指從某種化合物中剛分解出來的或由離子剛轉(zhuǎn)變而成的新生態(tài)原子。介質(zhì)的分解過程，實(shí)質(zhì)上就是獲得活性原子的過程。

       介質(zhì)分解出活性原子的速度，除了決定于化學(xué)反應(yīng)的本性以外，還與反應(yīng)的外在條件-介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)、分解溫度及催化劑有關(guān)。

       1.介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)

       根據(jù)質(zhì)量作用定律，任何化學(xué)反應(yīng)的速度都和反應(yīng)物體積分?jǐn)?shù)的乘積成正比。因此，介質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)越高，介質(zhì)的分解速度越快。

       2.分解溫度

       幾乎所有化學(xué)反應(yīng)速度都隨溫度的升高而增大。試驗(yàn)指出，溫度每提高10℃，反應(yīng)速度通常會增加2~4倍。

       3.催化劑

       催化劑對于化學(xué)反應(yīng)的作用主要是降低活化能。催化劑的催化能力與催化劑的性質(zhì)和使用條件有關(guān)，也和催化劑的表面狀態(tài)及表面積有關(guān)。清理鍛件表面、裝夾鍛件時留有一定的間隙等措施，都能改善催化條件，加快化學(xué)反應(yīng)速度。

       二、吸收  

       吸收是指滲入元素的活性原子吸附于鍛件表面并發(fā)生相界面反應(yīng)，即活性原子與金屬表面發(fā)生吸附-解吸過程。一般固體表面對氣相的吸附分成兩類，即物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是指同體表面對氣體分子的凝聚作用，其吸附速度快，達(dá)到平衡也快。此時吸附大多為多分子層，固體晶格與氣體分子之間沒有電子的轉(zhuǎn)移和化學(xué)鍵的生成。隨著溫度的升高，吸附在固體表面上的分子離開固體表面（即解吸現(xiàn)象）越來越多。

       化學(xué)吸附則不同，它具有化學(xué)反應(yīng)的基本特征，其結(jié)合力類似于化學(xué)鍵力，且有明顯的選擇性。化學(xué)吸附只能是單分子層，需要具有一定活性的分子碰撞固體表面，才能產(chǎn)生這種吸附。因此，溫度越高，化學(xué)吸附的作用也越大。

       化學(xué)熱處理的吸附，除受溫度的影響外，還和鍛件表面活性有關(guān)。鍛件表面活性指的是吸附和吸收被滲活性原子能力的大小。

       鍛件表面粗糙度越差，吸附和吸收被滲原子的表面越大，活性越大。鍛件表面越新鮮，越能增加捕獲被滲元素氣體分子的能力，因而能增大表面的活性。

       三、擴(kuò)散  

       擴(kuò)散是指被吸附的活性原子從鍛件的表面向內(nèi)部擴(kuò)散以及擴(kuò)散到內(nèi)部的滲入元素的原子與金屬反應(yīng)而形成固溶體或化合物。金屬表面溶入被滲元素的原子后，表面該種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相應(yīng)地增加。因而在鍛件的表面及心部之間存在著明顯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異，這種質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異稱為質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度。在一定溫度下，鍛件表面的活性原子將沿著體積分?jǐn)?shù)梯度，由工作的高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面向低質(zhì)最分?jǐn)?shù)的心部擴(kuò)散。

       四、化學(xué)熱處理的優(yōu)點(diǎn)  

       與鋼的表面淬火相比，鋼的化學(xué)熱處理雖然存在生產(chǎn)周期長等缺點(diǎn)，但它仍具有下列一系列的優(yōu)點(diǎn)：

       1.不受鍛件外形的限制，可以獲得較均勻的淬硬層。

       2.由于表面化學(xué)成分和組織同時發(fā)生了變化，所以耐磨性和疲勞強(qiáng)度比鋼的表面淬火更高。

       3.化學(xué)熱處理過程中產(chǎn)生的表面過熱現(xiàn)象，可以在隨后的熱處理過程中加以消除。

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