表面化学处理疑问

wgc2121

请问渗碳、渗氮及渗硼有什么具体区别吗，应用场合有什么区别

fandongkun

渗碳工艺广泛应用于飞机、汽车、机床等设备的重要零件中，如齿轮、轴和凸轮轴等。渗碳是应用最广、发展得最全面的化学热处理工艺。用微处理机可实现渗碳全过程的自动化，能控制表面含碳量和碳在渗层中的分布。渗氮是使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理工艺。钢铁渗氮后，可形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物时，可获得比渗碳层更高的硬度、更高的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件，例如镗床主轴、镗杆，磨床主轴，气缸套等。碳氮共渗和氮碳共渗是在金属工件表层同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。前者以渗碳为主，与渗碳相比，共渗件淬冷的畸变小，耐磨和耐蚀性高，抗疲劳性能优于渗碳，70年代以来，碳氮共渗工艺发展迅速，不仅可用在若干种汽车、拖拉机零件上，也比较广泛地用于多种齿轮和轴类的表面强化；后者则以渗氮为主，它的主要特点是渗速较快，生产周期短，表面脆性小且对工件材质的要求不严，不足之处是工件渗层较薄，不宜在高载荷下工作。渗硼是使硼原子渗入工件表层的化学热处理工艺。硼在钢中的溶解度很小，主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。渗硼件的耐磨性高于渗氮和渗碳层，而且有较高的热稳定性和耐蚀性。渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。这种工艺主要用于中碳钢、中碳合金结构钢零件，也用于钛等有色金属和合金的表面强化。渗硼工艺已在承受磨损的磨具、受到磨粒磨损的石油钻机的钻头、煤水泵零件、拖拉机履带板、在腐蚀介质或较高温度条件下工作的阀杆、阀座等上获得应用。但渗硼工艺还存在处理温度较高、畸变大、熔盐渗硼件清洗较困难和渗层较脆等缺点。

fandongkun

渗硼方法有固体粉末渗硼、气体渗硼、电解盐浴和盐浴的液体渗硼。渗硼层有优异的耐磨性、较好的耐蚀性和抗高温氧化性。
例如钻井设备的泥浆泵零件，冲压、拉丝等模具经渗硼后可提高使用寿命。
在含硼介质中加热将硼渗入钢铁或分别以镍、钴、钛为基的合金件中的化学热处理工艺。
9 d% }5 P* ^  W8 z优越性和应用
固体法和非电解型的熔盐法渗硼工艺应用较广。前者适用于几何形状复杂，包括带有小孔、螺纹和盲孔的零件；后者处理几何形状简单而渗硼后需作淬火以提高基体强度的零件。(1)固体渗硼。中、小零件整体渗硼采用粒状和粉末状介质，大件及局部渗硼采用膏剂。这些介质均由供硼剂(可分别用B4C、B—Fe、非晶态硼粉)、催渗剂(KBF4 `NH4Cl`NH4F等)以及调节活性、支承工件的填料(Al2O3、SiC、SiO2等)组成。渗硼可在650～1000℃进行，常用850～950℃；保温2～6h，不同钢种可获得50～200,um深的渗硼层。(2)盐浴渗硼。所用盐浴有：以硼砂为基，添加5％～15％氯化盐的盐浴；以氯化盐为基添加B。c或再加SiC的盐浴。粘附于工件上的盐垢在处理后，甚至直到淬火后仍可局部残存，应仔细清洗干净。
渗硼剂活性较高时，形成双相型(FeB+Fe2B)渗硼层；适当降低活性可获得Fe：B单相层。含有铬、钼、镍、钨、钛等元素的合金钢形成合金化的硼化物(Fe，M)B和(Fe，M)2B。化合物层之下为硼在铁素体和渗碳体中的固溶体a(B)和Fe３(C，B)。渗硼层硬度高(达1300～1800HV)，耐磨性比渗碳、淬火层高3倍以上，且加热至700℃仍维持HV900以上的高硬度。在硫酸、稀盐酸、醋酸、碱和海水中，渗硼层的耐蚀性与不锈钢相近。
3 @; M& J. E$ P) S渗硼已用于处理石油钻机牙轮、泥浆泵缸套、打捞公锥、排污阀等件和热作模具，效果良好。

dhzhou8888

楼主的题目比较大，我来参与交流。QPQ是氮碳共渗。
“QPQ”是英文“Quench—Polish—Quench”的缩写。原意为淬火—抛光—淬火。在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ盐浴复合处理技术既可以使工件几乎不变形，同时又可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合；氮化物和氧化物的复合；耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和防腐技术的复合。
. B: d: Y: y( v; U+ D% @6 T) ]7 A成都工具研究所、武汉材料保护研究所在20世纪80年代中期先后独立开发了成分独特的渗氮盐浴配方，其中添加了一种特殊的氧化剂，使盐浴中的有害氰根含量保持在0.2%以下，同时盐浴中的有效成分氰酸根含量长期保持稳定[1]。笔者也发表过盐浴软氮化的有关文章[2，3]。试验表明，QPQ技术可以同时大幅度提高金属表面的耐磨性和抗蚀性，因此被称作金属科技领域内的革命性新技术。而且还具有处理后零件几乎不变形，无公害，节能等优点。经QPQ处理后，中碳钢的耐磨性可以达到常规淬火的30倍，低碳钢渗碳淬火的14倍，离子渗氮的2.8倍，镀硬铬的2.1倍。经QPQ处理后，中碳钢的抗蚀性比镀硬铬高20倍以上，远远高于镀镍，达到铜镍铬三层复合镀的水平，甚至比某些不锈钢的抗蚀性还高[1]。金属表面的耐磨性和抗蚀性，比常规热处理和表面防腐技术成十倍的提高，像美国通用电器、德国大众、奔驰、日本丰田、本田等一些著名的跨国公司，以及国内的机械制造知名企业都采用该技术核心的无公害的盐浴配方。