td处理技术及其应用_谢志雄

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1、TD处理技术0戈疝月TechnologyandItsApplicationsofThermalDiffusionProcess湖北汽车工业学院材料工程系（442002）谢志雄董仕节【摘要】介绍了TD处理技术概况及其应用°TD处理技术是一种先进的表面强化技术，在国外已经得到了普遍的应用。关键词TD处理表面强化被覆Keywordsthermaldiffusionprocess,surfacehardening,coating中图分类号:TGU1.6文献标识码：ATD用盐浴TD处理技术（Thermaldiffusion）是1970年由日本（株）丰田中央研究所

2、开发出来的碳化物被覆技术，因被覆层是由工件中的碳元素和被覆剂中的元素高温反应而成，故称之为热反应扩散沉积处理技术，简称为TD或TRD处理。TD处理技术的基本原理是将含碳工件放到含有碳化物形成元素（例如：饥、锭、常）的熔融硼砂盐浴中，工件中的碳原子会向外扩散至工件表面，与盐浴中的碳化物形成元素结合为1层极薄的碳化物，因为被覆层很薄（Z〜10Mm）,所以碳原子可以不断地向外扩散至被覆层表面而形成更厚的碳化物层。TD处理技术分为盐浴法和流态床法2种⑴，通常所指的TD处理技术都是指在盐浴条件下形成碳化物的被覆技术，本文所述也是指这种技术。TD处理后的碳化物被覆

3、层具有很高的硬度，可达到HV1600〜3000,此外，碳化物覆层与基体是冶金结合，结合力强，不影响工件表面粗糙度，具有极高的耐磨、抗咬合、耐蚀等性能，可以大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命，所以TD处理技术是1项很有前途的技术。在国外，这项技术已经得到了普遍的应用和推广，尤其是在模具和机械行业，TD处理技术已经成为模具和机械零件表面处理不可缺少的热处理工艺。据统计，在日本，有85%以上的模具是要经过TD处理的，我国的许多进口设备上的配套模具大嚴使用了该项技术。在我国，尽管对TD处理研究很早，但是至今国内还没有过进行模具表面强化的报道，用于其他耐磨零件

4、的报道基本上也没有。1TD处理的设备和一般处理工艺大，一般在科研上很少用到它作为TD处理设备。a）外热式塔塢盐浴炉b）内热式电极盐浴炉图1处理用盐浴示意图处理剂成分：传统的TD处理剂的成分70%〜90%是硼砂（Na2B4O7）,根据处理被覆层的要求，再加入碳化物的形成元素，如锐铁粉、锯铁粉、五氧化二锐等，以及一定的还原剂。但是，随着研究的不断深入,现代的处理剂已经不再仅仅局限于硼砂了，可以是中性盐、碳酸盐、氯盐的混合物。TD处理的一般工艺是将无水硼砂放入耐热钢堆竭中加热到800〜1100“C,然后加入碳化物形成元素，再将工件浸入处理剂中，充分搅拌，保温

5、1〜10h（具体时间取决于处理温度和被覆层厚度的要求），工件表面就会形成1层致密的碳化物覆层。保温完毕，取出工件进行淬火、回火等必要的热处理，使工件基体获得必要的力学性能。2碳化物形成机理⑵碳化物的形成是硼砂盐浴中的活性金属原子与工件本身的碳原子双向扩散的结果。这个形成过程一般包括以下几个步骤：1）碳化物形成元素的合金或氧化物粉末和还原剂作用后不断向盐浴中融解，形成活性金属原子;2）活性金属原子在硼砂盐浴中向工件表面TD处理所用的-•般设备如图1所示，由于这扩散;种盐浴炉要配有专门的变压器，体积庞大，功率也3）活性金属原子在工件表面与工件中的碳原・58

6、・《新技术新工艺》・材料与表面处理2004年第12期©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net子结合形成碳化物覆层；4）工件内部碳原子不断向表面扩散，与金属原子结合，碳化物层厚度不断增加。由此可见,TD处理过程中的V、Nb、Cr等碳化物形成元素与C原子结合在工件表面形成的VC、NbC.CrC等碳化物，其中的V、Nb、Cr来自盐浴中所添加的合金粉末或氣化物粉末，而碳化物中的碳原子则来自工件•碳化物层的形成是旅盐浴

7、中活性的金属原子和碳原子的双向扩散在工件表面沉积而形成的。碳原子的整个扩散过程均在工件内进行，不涉及到工件外面。因此,TD处理技术是一种利用扩散原理进行表面强化处理的方法。另外，由于碳化物覆层中的碳取自工件本身，所以，要求工件必须具有一定的含碳星，一般要求工件的含碳娥在0.4%以上，含碳ift高的工件对碳化物的形成有利，所以含碳量较高的工具钢是最适宜做TD处理的工件。3TD处理的应用自日本丰田中央研究所成功开发出TD处理技术以来,TD处理技术得到了广泛的应用，几乎在册要耐磨性的所有领域都有应用。其主要应用领域有:板材冲压加工、线材加工、管材加工、制管、

8、拉丝、冷锻、热锻、铸造、橡胶成型、麹料成型、玻璃成型、粉末成型、切割加工、机械零件等。TI）处