化学热处理是否属于表面处理？

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渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理是否属于表面处理？

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以下是表面处理的概念与解释
! H- h& _' p# t3 J9 @7 z% n$ Z5 i以此解释化学热处理不属于表面处理。
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在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。
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$ r4 `  G' \/ `: N9 M　　在航空史上,最初用硬铝板材做飞机蒙皮的尝试,因出现晶间腐蚀而失败。在发明并生产出表面包镀纯铝的硬铝板材之后，飞机才有可能采用全金属结构形式。耐热合金叶片表面涂以耐高温涂层，可提高涡轮进口温度，增大发动机的推力和热效率。玻璃表面上镀以透明电热薄膜，可制成防霜、防雾的风挡和观察窗。高强度钢、铝合金、钛合金和镁合金等异种材料，因电偶腐蚀原因不能直接接触使用，但这些材料的零件经过适当的表面处理后便可以装在一起。飞行器制造中常用的表面处理方法大体分为机械法、物理法和覆（镀）层法3类。

　　机械法 　典型的方法是喷丸处理，常用以改变飞行器结构和发动机零件表层的残余应力状态，强化表层金属，提高表层质量，以延长疲劳寿命。

  H8 j* b1 z) n: {% f2 ]9 ^　　物理法 　包括表面淬火和激光表面处理。表面淬火是利用钢的淬硬性，用高频感应电流或激光束将零件表层金属加热到高温，随后冷却使表面硬化。利用激光束也可以使表面极薄的一层金属熔化，表层下的冷基体使表层熔化的金属以极高的速度冷却，形成超微晶粒或非晶结构，从而提高材料对磨损、腐蚀和疲劳的抗力。
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# h: L& T3 z& [( U: y; ]9 P+ X  ~　　覆（镀）层法 　这种方法在飞行器制造中应用得最广泛。常用的有:①电镀：各种钢制零件,除形状特别复杂的零件因受镀液分散能力限制不宜电镀外，大都经过电镀。②包镀：硬铝合金板材表面均包覆纯铝。每面包铝层的厚度一般占板材总厚度的2％～4％。③热渗（见热处理）：在航天器制造中，纯硅化物与复合硅化物涂层可用于防护难熔金属制件。料浆法涂敷铝化物涂层则适用于铌合金火箭喷管的高温防护。④喷镀（涂）：向制件表面喷涂熔化或半熔化的金属、合金、金属间化合物、金属氧化物或有机材料等的颗粒而形成镀层。喷涂锌、铝金属层可防止飞行器钢焊接件的常温腐蚀；喷涂难熔的碳化物、硼化物可防止高温腐蚀和磨损。⑤真空镀：包括物理气相沉积、化学气相沉积和离子镀，在飞行器制造中用于玻璃、塑料零件覆盖镀层，也用于各种钢制和钛制紧固件以及需要与铝、镁合金连接的航天器不锈钢薄壁冷却管的表面镀铝。其防护性能大大超过一般镀层。⑥转化膜：包括铬酸盐处理、磷酸盐处理、氧化等化学转化处理和阳极化处理。化学转化处理简单方便，可以处理形状复杂的零件。黑色金属的发蓝处理常用作航空仪表和光学仪器零件的装饰防护层。铝合金上的阳极氧化膜具有硬度高、耐磨、绝缘、绝热、表层多孔而且吸附能力好和化学稳定性高的优点，所以重要的铝合金零件，如蒙皮、翼肋、框架、接头等，均经过这种处理。硬阳极化处理主要用于飞行器上的各种耐磨铝合金零件，如作动筒和汽缸的内壁、轴承、舱门、地板、导轨等。⑦有机涂层：利用刷涂、浸涂、喷涂、电泳涂覆、静电喷涂等方法将有机涂料或塑料涂敷到零件表面上，经固化后形成连续的薄膜，以达到防护、装饰和伪装的目的。特种涂料还可用于推进系统和高速飞行器表面的高温防护。飞行器上的漆层要尽量的薄。漆膜的厚度由常规的0.1毫米减至0.075毫米时，一架巨型运输机的总重量约可减少1吨。
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　　空间环境要求 　航天器的表面处理还必须能耐高真空环境，防止镀层快速升华。锌与镉层升华后冷凝和沉积会导致电器系统短路或光学镜头模糊。铬的熔点比铂高,但升华速率是后者的1010倍，因此，航天器常常不得不采用昂贵的铂作镀层材料。合金镀层因升华速率不同可能导致成分变化,使性能降低。在真空环境中,吸附气体膜不复存在，必须防止轴承或密封装置中紧贴的金属面间发生冷焊。飞船与外界的热交换在真空中只能依靠辐射作用，所以改善表面辐射特性成为控制温度和利用太阳能的唯一手段。此外，同微流星和原子碰撞会使航天器表面粗糙，辐射特性改变，这也是航天器表面处理中需要考虑的因素。

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化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理。

    化学热处理的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质(渗剂)分解或电离，产生的能渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。通常，在工件表层获得高硬度、耐磨损和高强度的同时，心部仍保持良好的韧性，使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。

    每一种化学热处理工艺都各有其特点，如果需要分别或同时提高耐磨、减摩、抗咬死、耐蚀、抗高温氧化和耐疲劳性能，则根据工件的材质和工作条件选择相应的化学热处理工艺。
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1 Z' k& `( |- p# z! q; z- W+ n    化学热处理是古老的工艺之一，在中国可上溯到西汉时期。已出土的西汉中山靖王刘胜的佩剑，表面含碳量达O.6～0.7%，而心部为O.15～O.4%，具有明显的渗碳特征。明代宋应星撰《天工开物》一书中，就记载有用豆豉、动物骨炭等作为渗碳剂的软钢渗碳工艺。

    明代方以智在《物理小识》“淬刀”一节中，还记载有“以酱同硝涂錾口，煅赤淬火”。硝是含氮物质，当有一定的渗氮作用。这说明渗碳、渗氮或碳氮共渗等化学热处理工艺，早在古代就已被劳动人民所掌握，并作为一种工艺广泛用于兵器和农具的制作。

# p2 W' {: g# Z' z+ l    随着化学热处理理论和工艺的逐步完善，自二十世纪初开始，化学热处理已在工业中得到广泛应用。随着机械制造和军事工业的迅速发展，对产品的各种性能指标也提出了越来越高的要求。除渗碳外，又研究和完善了渗氮、碳氮和氮碳共渗、渗铝、渗铬、渗硼、渗硫、硫氮和硫氮碳共渗，以及其他多元共渗工艺。
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    电子计算机的问世，使化学热处理过程的控制日臻完善，不仅生产过程的自动化程度越来越高，而且工艺参数和处理质量也得到更加可靠的控制。

    按渗入元素的性质，化学热处理可分为渗非金属和渗金属两大类。前者包括渗碳、渗氮、渗硼和多种非金属元素共渗，如碳氮共渗、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳(硫氰)共渗等；后者主要有渗铝、渗铬、渗锌，钛、铌、钽、钒、钨等也是常用的表面合金化元素，二元、多元渗金属工艺，如铝铬共渗、钽铬共渗等均已用于生产。此外，金属与非金属元素的二元或多元共渗工艺也不断涌现，例如铝硅共渗、硼铬共渗等。

* M# @4 k. ]  N8 ?) \    钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织，区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度，如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共渗等，这些工艺又可称为低温化学热处理；后者是在临界温度以上扩散，如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等，这些工艺均属高温化学热处理范围。
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    渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后，工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低温回火后，在提高硬度和耐磨性的同时，心部能保持相当高的韧性，可承受冲击载荷，疲劳强度较高。但缺点是处理温度高，工件畸变大。
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( W" S  S9 L- }1 D, p" _  Y8 E    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。

. I6 D/ u+ [6 r: @; K9 [    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。

" D, E4 M& r+ G; @2 t. Q4 Y    渗鹏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。
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    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。

& ~9 @* r4 C2 l! o    渗硫是通过硫与金属工件表面反应而形成薄膜的化学热处理工艺。经过渗硫处理的工件，其硬度较低，但减摩作用良好，能防止摩擦副表面接触时因摩擦热和塑性变形而引起的擦伤和咬死。

    硫氮共渗、硫氮碳共渗是将硫、氮或硫、氮、碳同时渗入金属工件表层的化学热处理工艺。采用渗硫工艺时，渗层减摩性好，但在载荷较高时渗层会很快破坏。采用渗氮或氮碳共渗工艺时，渗层有较好的耐磨、抗疲劳性能，但减摩性欠佳。硫氮或硫氮碳共渗工艺，可使工件表层兼具耐磨和减摩等性能。
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& ?- y$ q( L( W1 ^" I! G    渗金属是将一种或数种金属元素，渗入金属工件表层的化学热处理工艺。金属元素可同时或先后以不同方法渗入。在渗层中，它们大多以金属间化合物的形式存在，能分别提高工件表层的耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能。常用的渗金属工艺有渗铝、渗铬、渗锌等。
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/ W3 u" U! ~3 s    化学热处理的发展将着重于扩大低温化学热处理的应用；提高渗层质量和加速化学热处理过程；研制适应常用化学热处理工艺的专用钢；发展无污染化学热处理工艺和复合渗工艺；用计算机控制多种化学热处理过程，建立相应的数学模型，研制各种介质中适用的传感器和外接仪表、设备等。
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原帖由 csl01514218 于 2008-8-16 18:50 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
2 H0 }+ a6 e2 }, l渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理是否属于表面处理？

4 Q- K7 R" j+ T- L渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理是属于金属热处理范畴，并不是表面处理。

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热处理包括整体热处理、表面热处理、化学热处理三大类，而“表面处理”和“热处理”基本上是平等的两种机械制造方法，所以化学热处理和表面处理是没有关系的。