材料表面工程第四章(存儲版)
【正文】 能性？ 舉出一種熱浸鋅和熱浸鋁的工藝，并說明每一步的理由。 開發(fā)等離子滲碳的新領(lǐng)域，用于解決傳統(tǒng)的滲碳無法解決的表面改質(zhì)問題，是今后的研究方向。 對于含 Cr， Mo， V， Ti合金元素的鋼，當(dāng)有微細碳化物析出時，耐磨性會大大提高。 2．表面滲碳量容易控制：表面滲碳層深度、碳濃度和晶粒大小對工件和機械性能有重大影響，因此必須嚴格控制。 462 離子氮化的應(yīng)用 離子氮化的應(yīng)用范圍很廣，碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高速鋼和鑄鐵都可以用離子氮化來強化表面。 (3) 由于離子的轟擊作用，可以去除氧化膜和鈍化膜，對于那些易氧化或鈍化的金屬如不銹鋼特別適合。 45 離子轟擊滲鍍 451 概述 離子轟擊滲鍍是利用低真空中氣體輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊工件表面，使表面成分、組織結(jié)構(gòu)及性能發(fā)生改變的處理方法。 滲鋁層具有特殊的抗氧化性和耐腐蝕性。 ④ 氣體滲鋁法 氣體滲鋁是在密封的貫通式爐或井式爐中進行，滲鋁氣氛 為鋁的鹵化物，反應(yīng)機理基本同固體粉末法，氣氛可以從 爐外通人，也可以在爐內(nèi)制取。 2．其它滲鍍鋁的方法 ① 固體粉末滲鋁 固體粉末滲鋁是將滲鋁工件埋在粉末狀的滲鋁劑中，然后加熱到 900～ 1050℃ 保溫數(shù)小時即可，優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便，特別適合于機械的零部件；缺點是工件尺寸受到限制，效率不高。但鋼中含這樣高的鋁時就會變 脆。 加鋁還可得到塑性較高的鍍鋅層。 熱鍍鋅層的組織由內(nèi)向外按下列順序排列： 與鋼基體相接的是 ?相，即 Zn在 Fe中的固溶體 (ZnFe合金 )；由 ?相 向外，是化合物 ?相， Fe3Zn10，硬度 515 HV，質(zhì)脆；再向外是 ?1化合物相， FeZn7， 成柵狀分布， 硬度 454 HV，韌性好；再向外是 ?相， FeZnl3，硬度不高 (270 HV)，性脆；最外層是 ?相，即純 Zn層，該層是鋼鐵件從鋅液中取出時，在合金層上粘附的液體鋅凝固而成。 將 70％ ? 90％的硼砂放人耐熱鋼坩堝中熔融后，向坩堝中加入可形成欲鍍覆的碳化物的物質(zhì)。 422 滲層的形成條件 滲層是基體金屬和滲入元素原子混合或化合組成的薄合金層 ， 形成條件為： (a) 滲入元素必須能與基體金屬形成固溶體或金屬間化合物； (b) 滲入元素與基體金屬必須保持緊密的接觸，即滲入元素可在界 面被吸附； (c) 必須保持一定的溫度，使原子獲得足夠的擴散動力； (d) 生成活性原子的化學(xué)反應(yīng)必須滿足一定的熱力學(xué)條件。 在這四個步驟中，最關(guān)鍵的是進行最慢的步驟，即控制步 驟。 實現(xiàn)氣滲工藝大致可分為兩大類： 一類是滲鍍金屬同工件不在同一空間，用氫氣做載體把欲滲金屬的鹵化物運載到工件表面； 另一類是滲鍍金屬同工件在同一空間，使 HCl氣體先流過被加熱了的滲劑金屬產(chǎn)生金屬氯化物氣體，隨后使氯化物氣體流經(jīng)金屬表面，置換出活性原子 [M]，進行滲鍍。 當(dāng)浸漬時間極短時 ， 所形成的鍍層只是附著層而不是擴散層 ， 與基體金屬結(jié)合不牢固 ， 在熱浸后還要加熱使鍍層進行擴散 ， 以形成合金層 。 活化劑一般為鹵化物，如 NH4C1， NH4Br， NH4I等。 該技術(shù)的突出特點是表面強化層的形成主要依靠加熱擴散 的作用 ， 因而不存在結(jié)合力不足的問題 。 HCl與 M反應(yīng)生成 MCl2， 隨著加熱的進行 ， MCl2氣化 ，與基體金屬 A反應(yīng) ， 生成活性原子 [M]： MC12 + A ? AC12 + [M] 活性金屬原子 [M]隨后擴散滲入基體金屬表面，與基體形合金鍍層。 ② 熔燒法 把滲鍍金屬或合金粉末加粘結(jié)劑后制成料漿，再將料漿均勻涂敷于工件表面上，干燥后在惰性氣體或真空環(huán)境中以稍高于料漿熔點的溫度加熱燒結(jié)，通過液 固界面擴散而形成合金層。等離子體是利用低真空下氣體輝光放電獲得的，因為離子活性比原子高，加上電場的作用，因此滲速較高，質(zhì)量較好。 后兩個步驟都有可能成為過程中的控制步驟。 影響固溶體或金屬間化合物形成的因素主要有：原子相對大小，原子間的化學(xué)親合力，點陣類型以及相對原子價。 432 影響涂層厚度的因素 影響涂層厚度的主要因素是鹽浴溫度 、 處理時間和鋼中的含碳量 。 應(yīng)用最多的是干法熱鍍鋅和氧化還原法熱鍍鋅 。 3． 熱鍍鋅層的性能 鍍鋅層的防護性能表現(xiàn)在兩個方面： 鋅在大氣中能在表面形成一層致密 、 堅固 、 耐蝕的 ZnCO3
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