基本介绍(特点与分类 主要工艺)

粉末渗铬(主要流程 其他方法)

盐浴渗铬(工艺流程 处理)

气体渗铬(简介 主要操作过程)

渗铬层的性能(提高硬度和耐磨性能 提高抗蚀性能，热硬性和抗高温氧化性)

基本介绍

特点与分类

钢铁化学热处理方法的一种。将钢铁制件放在渗铬的介质（如用盐酸润湿的铬铁粉或含氯化铬的气体）中加热，新生的活性铬渗入钢铁表层，使其表面具有耐蚀性和耐热性。

渗镀品种之一，欲渗入的元素为铬。渗铬的目的是为了改善钢和耐热耐蚀性及抗氧化性，提高持久强度和疲劳强度，这样就可以用普通的钢材代替较昂贵的不锈钢和耐热钢。

渗铬方法有固体粉末渗铬、气体渗铬、盐浴渗铬等。

主要工艺

渗铬是将模具置于渗铬介质中，在高温下通过表面吸收以及Cr、Fe、C相互扩散，在模具表面形成一层高Cr的化合物层，即渗铬层。渗铬层可提高模具表面抗蚀、抗氧化、抗磨损等性能。模具渗铬后表面呈银灰色、无麻点、不粘结，可保持原有的光洁度和表面质量。一些模具经渗铬后可显著提高模具寿命，如上海无线电六厂9CrWMn钢壳引伸模，原来寿命为100次或1000次，就产生拉毛磨损现象，后经渗铬处理，使用寿命延长到10万次。

粉末渗铬

主要流程

粉末渗铬是把模具埋在渗铬剂内，其装箱方法见图8-50，加热到1050～1100℃，保温5～10小时，然后随炉冷至600℃，出炉空冷。粉末渗铬剂一般都是自行配制，目前常用的配方为：50%铬粉、2%氯化铵、48%氧化铝，经1100℃熔烧。渗铬罐用不锈钢或耐热钢制成。模具装箱后，先盖上内层箱盖，经300℃烘烤40～60分钟，使NH4Cl部分分解，排除渗罐内残留空气，然后立即用水玻璃耐火泥封在内层箱盖，并在80℃以下烘干，内外层间用铸铁屑填满，以减少和防止渗剂和试样氧化，再以耐火泥封好外层箱盖。粉末渗铬剂重复使用时，需外加20%NH4Cl与5～15%新剂料。渗铬层厚度为0.02～0.04毫米，表面硬度HV1300～1500。

其他方法

粉末渗铬用的供铬源除铬粉外，还可用高碳铬铁，先把铬铁在800～1100℃加热生成Cr2O3与Fe2O3且控制C：02=1：1.1～1.3（克分子），使工件脱碳，加速渗铬。催渗剂除NH4Cl外，还可采用NH4F、NH4Br、KHF2、NaF等。

盐浴渗铬

工艺流程

盐浴渗铬是在盐浴（BaCl270～80%，NaCl20～30%）中加CrCl210～20%，CrCl2可通过CrCl3与NH4Cl加热至830℃蒸发得到。武汉材料保护研究所前几年研制一种硼砂熔盐渗铬剂，它是以二氧化铬为供铬剂、铝或硅钙稀土等为还原剂加人硼砂熔盐中，经1000～1050℃加热6～8小时，可获得15～18微米的渗铬层。

在融熔硼砂中加入Cr，形成下列反应：

2/3B2O3+4/3Cr→4/3B+2/3Cr2O3+△G

在1000℃下反应，自由能变化△G为正值，因此不会生成硼化合物，而在钢的表面形成Cr的碳化物层．即渗Cr层。

处理

无论是粉末法或盐浴、熔盐法渗铬，处理温度都较高，达1000～1150℃，因此模具在渗铬后需进行正火或淬、回火，以改善其心部组织性能。近年来还出现各种快速渗铬的研究，例如真空中渗铬；膏剂高频加热渗铬；在活性粉末混合物中快速渗铬等。

气体渗铬

简介

渗铬粉气体法渗金属：一般在密封的罐中进行，把反应罐加热至渗金属温度，被渗金属的卤化物气体掠过工件表面时发生置换、还原、热分解等反应，分解出的活性金属原子渗入工件表面。

主要操作过程

以气体渗铬为例，其过程是：把干燥氢气通过浓盐酸得到HCI气体后引入渗铬罐，在罐的进气口处放置铬铁粉。当HCl气体通过高温的铬铁粉时，制得了氯化亚铬气体。当生成的氯化亚铬气体掠过零件表面时，通过置换、还原、热分解等反应，在零件表面沉积铬，从而获得渗铬层。

气体渗铬速度较快，但氢气容易爆炸，氯化氢具有腐蚀性，故应注意安全。

渗铬层的性能

提高硬度和耐磨性能

在铬碳化合物中，M23C6硬度在HV1300～1400范围，且该碳化物层易处于拉应力状态．而M7 硬度随成分有所变化，在HV1800～2300范围内，且有较高的韧性，渗铬后处于压应力状态．因此获得这种碳化物渗层有较好的性能．高温渗层的硬度都在HVo． 2000—24O0范围，而低温渗层一般在HVo． 1200～1700范围．

对钢来说，基体中碳化物的成分、类型、形状、大小和分布状态对其耐磨性均有影响，其中以碳化物的硬度和数量的影响为最大．渗铬层中的铬碳化合物有很高的硬度，并且含量大且比较致密，所以一般都有较好的耐磨性能．

提高抗蚀性能，热硬性和抗高温氧化性

渗铬的一个主要特点是有较高的抗蚀性能，渗层形成了一层致密铬碳化合物层，它具有很好的耐蚀性[2] 2．但是渗铬层的抗蚀性对不同的介质则表现出不同的抵抗能力，如各种钢渗铬后对硝酸的抗蚀性均很好，对盐酸的抗蚀性则很差．

高碳钢渗铬得到的铬碳化物层具有良好的热硬性，在800％以下能保持高硬度．但是单纯渗铬的高碳钢在高温长时间工作将导致渗铬层的铬向钢心部再扩散，从而导致渗层表面硬度的下降．为了防止铬的再扩散，可采取复合渗减缓铬的再扩散过程

渗铬和以其为主的共渗和复合渗都能提高抗高温氧化性[3] 3．其中铬铝共渗比单纯渗铬或渗铝具有更好的抗氧化性和抗蚀性，适用于钢铁、镍基合金、钴基合金等．铬铝硅三元共渗可获得更好的高温抗氧化性、高温抗蚀性和热疲劳抗力．