鍛件廠化學熱處理通常可分為分解、吸收和擴散三個基本過程。

       分解就是滲劑通過一定溫度下的化學反應或蒸發(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散運動而到達鍛件表面。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，除了決定于化學反應的本性以外，還與反應的外在條件-介質(zhì)的體積分數(shù)、分解溫度及催化劑有關。

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

       分解溫度幾乎所有化學反應速度都隨溫度的升高而增大。試驗指出，溫度每提高10℃，反應速度通常會增加2~4倍。

       催化劑對于化學反應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，也和催化劑的表面狀態(tài)及表面積有關。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，加快化學反應速度。

       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，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。

       化學吸附則不同，它具有化學反應的基本特征，其結合力類似于化學鍵力，且有明顯的選擇性。化學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，化學吸附的作用也越大。

       化學熱處理的吸附，除受溫度的影響外，還和鍛件表面活性有關。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。

       擴散是指被吸附的活性原子從鍛件的表面向內(nèi)部擴散以及擴散到內(nèi)部的滲入元素的原子與金屬反應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)量分數(shù)相應地增加。因而在鍛件的表面及心部之間存在著明顯的質(zhì)量分數(shù)差異，這種質(zhì)量分數(shù)差異稱為質(zhì)量分數(shù)梯度。在一定溫度下，鍛件表面的活性原子將沿著體積分數(shù)梯度，由工作的高質(zhì)量分數(shù)的表面向低質(zhì)最分數(shù)的心部擴散。

       與鋼的表面淬火相比，鋼的化學熱處理雖然存在生產(chǎn)周期長等缺點，但它仍具有下列一系列的優(yōu)點：不受鍛件外形的限制，可以獲得較均勻的淬硬層。由于表面化學成分和組織同時發(fā)生了變化，所以耐磨性和疲勞強度比鋼的表面淬火更高。化學熱處理過程中產(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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