提高金属材料抗渗碳性能的表面处理技术

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1、第AA卷第B期表面技术C-.@AADE@BF>>G年?F月!HIJ5KL(LKMDENEOPQ’&@F>>G!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!提高金属材料抗渗碳性能的表面处理技术谢飞（江苏工业学院材料科学与工程系，江苏常州!"#$"%）［摘要］根据工程实际中存在的渗碳腐蚀状况，阐明采用表面处理技术防止金属材料产生渗碳腐蚀的基本思路是在预防护工件表面形成具有高稳定性的致密、连续的氧化物。介绍了运用表面处理技术提高金属材料抗渗碳性能的各种工艺技术的特点、

2、效果、研究进展与发展方向。［关键词］渗碳；抗渗碳；表面处理；腐蚀［中图分类号］&’"(，&’"(!)#［文献标识码］*［文章编号］"$$"+#%%（$!$$,）$%+$$"-+$#!"#$%&’(#’%)*’+)(’&,+-.-/0$-#1*2#-34+/5+)4.&%#6"#47%)4-+8#-2’#)0-$9’)%.!"#$%&（/0123450647892403:2;<=>:06>026?@6A:6003:6A，B:26AF6:>G6:H03<:4E，IF26AJF7C!"#$"%，IF:62）［56:)#%&)］&F0K

3、2<:>13:6>:1;0:<:6437?C>0?87313740>4:6A5042;52403:2;<8375K0:6A>23KC3:J0?KE051;7E:6A043024506440>F67;7AE2>>73?:6A474F0<10>:8:>>23KC3:J24:76>7337<:76:6:6?C<43E，LF:>F8735<2?06<026?>764:6C7C<;2E03787M:?0L:4FF:AF<42K:;:4E)&F0>F232>403:<4:><26?0880>4<78?:8803064137>0<<0<78

4、2>043024506440>F67;7AE230A:H06)*6?4F0?0H0;71506426?4306?23017:640?7C487330<023>F0<:64F:<8:0;?)［;’0<-#=:］I23KC3:J24:76；*64:.>23KC3:J24:76；=C382>0430245064；I7337<:76>引言上时，I3!Q#的蒸发压较高，因此在这样的工作条件下，I3!Q#不稳定；而对于乙烯裂解炉管，其工作气氛的碳活度较高温气冷反一些金属零部件工作在高温含碳气氛中，由于碳的渗入，严应器中的要高，虽然其氧分压也较高，但在"$-$

5、V以上时，当气重影响其机械性能和使用寿命。例如高温气冷反应器中所用的氛碳活度达一定值时，氧分压不足以保持I3!Q#的稳定，I3!Q#氦气中含有IQ、IR,等杂质，其量虽少，但仍会使其用S:基高将与碳发生反应形成碳化物（I3#I!、I3(I#等）。［"］温合金制作的部件产生渗碳；石油化工工业中乙烯裂解炉管因此，在金属表面形成更为稳定的氧化物膜（*;!Q#、&:Q!、工作于高温含碳介质中，炉管内壁在高温下尤其易发生严重渗=:Q!等），将能防止碳的渗入。研究表明，在T0.I3.S:奥氏体耐［!］碳。此外，某些类型热处理加热炉的电热器件与热电偶的金热钢和

6、镍基高温合金中添加*;、=:、&:可显著提高抗渗碳性属保护管、渗碳炉内的料筐与夹具、汽车发动机废气净化装置中［!］能，但同时它们又降低材料的机械性能及焊接工艺性能。采的耐热钢部件、某些类型的燃料电池中一些部件也发生渗碳。用表面处理技术在金属表面形成高稳定性的致密、连续的氧化渗碳导致金属内部形成大量碳化物（9#I!、9!#I%、9(I#、9%I等，物膜来提高材料的抗碳蚀性能，可以不降低或不严重影响其机9为金属元素），使其机械性能降低，引起早期失效。究其本质，械性能。这种损伤是一种腐蚀。提高金属材料抗渗碳性能的一种重要途径是在材料表面形成一层稳定的氧

7、化物膜。由于I在稳定氧化物中的扩散系数?抗渗碳表面处理技术分类与效果和溶解度极低，因此连续的稳定氧化物可阻止碳向金属内部扩散。虽然T0.I3.S:奥氏体耐热钢和镍基高温合金均含有较多的?@?表面化学热处理I3，但对有些设备在一定工作条件下无法形成或难以保持稳定较早开展的抗渗碳表面处理技术是渗铝。目前应用于抗高的I3!Q#膜。例如使用于高温气冷反应器中的镍基高温合金，温渗碳的主要有渗铝及以渗铝为主的多元复合渗。较为常用的由于工作环境中的氧分压很低，而碳活度较高，并且在"!$$U以方法有粉末渗铝、热浸渗铝和气相扩散渗铝。合金渗铝后，可在［收稿日期］!

8、$$,+$N+"$［基金项目］江苏省科技厅应用基础研究基金资助项目（OB!$$$$$(）［作者简介］谢飞（"P%,+），男，上海人，博士