化学热处理基本过程

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化学热处理方法很多，但任何化学热处理过程均是由以下三个基本过程组成的：

(1)活性原子的产生——分解过程．通过化合物分解或借助一些物理方法，使欲渗入元素的原子能量增加，活性增加，成为活性原子．实质上，上述的分解过程就是作为活性介质的化合物中分解出活性原子的过程．例如：

渗碳时：2CO=CO₂+[C]+Q

CH₄=2H₂+[C]－Q

渗氮时：2NH₃=3H₂+2[N]上面的反应中[C]、[N]为欲渗入元素的活性原子．当然，这些反应都是在一定温度(即将工件加热到一定温度，以便工件吸收渗入元素之活性原子)的条件下才能进行．

(2)材料表面吸收活性原子——吸收过程．这是活性原子由钢的表面进入铁的晶格中的过程，此过程为物理过程．材料表面吸收的必要条件是渗入元素在基体金属中有较大的可溶性．此外，工件表面上若存在锈、污垢等会阻碍吸收过程的进行．这里，碳、氮、硼等原子半径较校是以间隙方式进入铁的晶格，而铝、铬、硅、锌等原子半径较大，是以置换方式进入铁的晶格．

(3)活性原子的扩散——扩散过程．这是渗入钢中的渗入元素活性原子由表向里迁移扩散的过程，经不断扩散，就形成了一定深度的扩散层．温度越高，表面活性原子浓度越高，扩散就越快．

上述三个过程中，扩散是最慢的一个过程，整个化学热处理的速度主要取决于扩散过程．这三个过程均与时间和温度有关．扩散层深度δ与渗入时间t之间的关系表达式是：

式中 k₁——比例系数，由实验确定．

此公式亦称为平方根定律，由扩散第二定律简化得到．δ与温度T的关系为：

式中 R——气体常数；

Q——被渗元素的扩散激活能；

k₂——比例系数，由实验确定．