热处理原理与工艺第151617章.docx
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热处理原理与工艺第151617章
第十五章钢的碳氮共渗与氮碳共渗
根据共渗温度不同，可将碳氮共渗分为高温（900～950℃）、中温（820~860℃）和低温（520～700℃）碳氮共渗。
其中高温和中温碳氮共渗都是以渗碳为主，低温碳氮共渗则是以渗氮为主。
据此，将以渗碳为主的碳氮共渗称为碳氮共渗，而将以渗氮为主的碳氮共渗称为氮碳共渗。
第一节气体碳氮共渗
一、概述
碳氮共渗是在奥氏体状态下下，同时将碳、氮渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺。
生产中应用最多的是中温碳氮共渗，高温碳氮共渗生产中很少用到（故本节主要介绍前者）。
1.与渗碳相比碳氮共渗主要具有以下特点：
1）氮的渗入降低了渗层相变温度（A1及A3点），故共渗可在较低温度下进行，并可直接淬火。
2）氮的渗入提高了渗层的淬透性，故可采用较低的淬火冷却速度。
3）在相同温度下，碳氮共渗速度大于渗碳速度。
4）硬度一般较渗碳件略高，耐磨性较渗碳件好。
2.碳氮共渗件用钢、加工路线
渗碳钢一般均可用于碳氮共渗。
对于渗层较薄、承载较重的工件，常采用中碳钢或中碳合金钢。
碳氮共渗件的加工路线与渗碳件类似，只是碳氮共渗后可直接淬火，而渗碳件则需根据钢种而定。
【想一想】：
为何承载较重的碳氮共渗件常采用中碳、中碳合金钢？
二、气体碳氮共渗介质及化学反应
1.渗碳介质加氨气
用煤油或丙酮加氨气作为共渗介质，多用于滴注式井式炉或周期作业炉；吸热式气体加氨气共渗介质，多用于连续炉或生产批量较大的周期式作业炉。
使用这类介质进行共渗时的化学反应：
略
2．含碳、氮的有机化合物
目前使用较多的是三乙醇胺或三乙醇胺中加入一定数量尿素的混合剂。
三乙醇胺是黄褐色的有机液体，无毒，在500℃以上通过以下分解反应，产生活性碳、氮原子。
2（C2H5O）3N→4CH4+6CO+7H2+2[C]+2[N]
碳氮共渗的碳势测量方法与渗碳基本相同，可采用氧探头、红外仪或露点仪。
氮势控制目前尚无成熟方法。
可通过控制氨气流量或含氮有机化合物的加入量来调整氮势。
三、碳氮共渗工艺
一）工艺参数确定
1.碳氮共渗温度
生产中碳氮共渗温度一般采用820～860℃，此时，渗速中等，畸变较小，且奥氏体晶粒未粗化，渗后可直接淬火。
2.共渗时间
所以时，渗速中等，畸变较小，且奥氏体晶粒没有_________________________________________________________________________________________________________生产中常以共渗平均速度来估算时间。
估算方法很粗略,只能作为参考，生产中还需通过检查随炉试样的渗层深度来确定工件出炉时间。
共渗时间还受共渗介质及氨的供给量、工件的钢种和装炉量等因素影响。
3.渗剂供应量
氨加入量增加，使氮势提高、碳势降低，从而共渗层氮含量提高，碳含量降低，组织中易出现块状碳氮化物，使渗层脆性增大。
若氨加入量太少，渗层中氮含量太低（＜0.1%）时，则渗层淬透性偏低，淬火时易出现托氏体组织。
应根据工件钢种、渗层组织、性能要求及共渗温度等确定氨气加入量。
与渗剂供应量相关的另一个参数是炉气换气次数。
换气次数（循环次数）是指每小时通入炉内的气体和炉子容积的比值。
换气次数对炉气成分（即渗碳、渗氮能力）及维持炉压都有重要作用。
采用煤油或丙酮等的换气次数一般为2.5~3.5次/h，共渗面积较大时，应取较大换气次数。
采用吸热式气体时，换气次数约为6~10次/h。
二）气体碳氮共渗工艺
气体碳氮共渗对设备的要求与气体渗碳相同，只是对通氨气的碳氮共渗，需在普通渗碳炉上增设一套供氨系统（主要包括减压阀、干燥器、流量计等）。
碳氮共渗前的准备工序也与渗碳类似。
1.有机滴液+氨气的碳氮共渗
1）工艺过程
略
2）工艺实例
略
2.保护气+富化气+氨气的碳氮共渗
1）井式炉碳氮共渗工艺举例见表15-2。
2）连续式炉碳氮共渗工艺举例大批量工件的碳氮共渗宜采用连续式炉，生产效率高，共渗质量容易控制。
20CrMnTi及20MnTiB工艺见表15-3。
3.直接滴入三乙醇胺的碳氮共渗
略
四、碳氮共渗后的热处理
共渗后一般也是淬火加低温回火，淬火一般采用直接淬火。
淬火时可采用油等较缓和的冷却介质。
回火温度可比渗碳稍高。
【想一想】碳氮共渗是否使整个工件的淬透性都增大？
五、碳氮共渗层的组织与性能
1.碳氮共渗层组织
退火态的渗层组织与渗碳层组织相似。
淬火后，表层组织一般为含碳、氮的针状马氏体和残余奥氏体，并有一定数量的弥散分布的碳氮化物，往里为马氏体加残余奥氏体。
心部组织与钢的淬透性、冷却方式及工件尺寸等有关。
碳氮共渗组织的特点是共渗过程中形成碳氮化合物倾向较大，且淬火后渗层中残余奥氏体较多。
表15-4（略）给出了几种常用钢种共渗层的最佳碳、氮含量。
2.碳氮共渗件的力学性能
1）硬度和耐磨性一般较渗碳件高
2）疲劳强度较高
六、碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷
1．共渗件的质量检验
碳氮共渗件质量检验项目与渗碳件相同。
当碳氮共渗层较薄时，表面硬度的检验方法可参考表15-5的规定。
2．共渗件常见缺陷
下面主要介绍黑色组织。
黑色组织包括黑点、黑网、黑带等。
黑点（渗层含氮超过0.5%，易出现）一般出现于渗层表面0~40μm范围内，有黑点的试样，不经腐蚀即可看到黑点。
黑点（见图15-9）可能是孔洞。
主要出现在高氮（含氮超过0.5%）、高碳的条件下。
黑网（见图15-10）出现在渗层表面0~300μm范围内。
研究表明，黑网实际是托氏体组织，网上有断续分布的含Mn、Ti等合金元素的碳氮化合物或氧化物小颗粒。
碳氮化物是碳、氮、沿晶界扩散而形成的，氧化物形成是因内氧化所致。
内氧化是指炉气中氧沿工件表层晶界向内扩散，使晶界合金元素发生氧化的现象的现象。
黑带是托氏体等非马氏体组织，一般出现在渗层表面0~30μm范围内，黑带中存在富Mn、Si、O2的氧化物、氮化物及碳化物的小颗粒。
黑色组织出现，会使共渗件疲劳强度和接触疲劳强度明显下降。
为了防止黑色组织形成，通常可采用以下几方面预防措施：
提高炉子密封性，氨气在通入炉内之前，应经过充分干燥处理；在保证排气效果下供氨量不宜过高；获得合适的碳、氮浓度，尤其渗层中氮浓度不可超过0.5%（以0.1%～0.4%为宜）。
采用不含Mn、Si等与氧亲和力大的元素的钢种，如含Mo的钢形成黑带的倾向较小。
第二节气体氮碳共渗
氮碳共渗是指工件表层同时渗入氮和碳原子，并以渗氮为主的化学热处理工艺。
氮碳共渗（也称软氮化）可分为液体氮碳共渗和气体氮碳共渗两类。
液体氮碳共渗采用氰盐作共渗剂，氰盐具有毒性，对操作者不安全，使用受到限制。
现在广泛使用的是气体氮碳共渗。
一、气体氮碳共渗介质
1）尿素热分解气在500℃以上，炉内尿素发生如下热分解反应，产生活性碳、氮原子
（NH2）2CO→CO+2[N]+2H2；2CO→[C]+CO2
2）甲酰胺、三乙醇胺等热分解气这些有机化合物都是液体，可以滴注方式送入炉内。
甲酰胺是粘度较小的液体，在共渗温度下产生热分解如下
2HCONH2→2H2+H2O+CO+2[N]+[C]；2CO→CO2+[C]
3）氨加渗碳气渗碳气可采用吸热式气体、放热式气体等。
采用吸热式气体与氨气的混合气体进行氮碳共渗时，两种气体比例为1：
1，混合气的露点为0℃，在570℃进行共渗可取得良好的共渗效果。
本方法适合于批量生产使用，但设备费用较高。
二、氮碳共渗工艺
1．共渗温度
实际中，多采用570℃进行氮碳共渗。
低于此温度，氮在α-Fe中溶解度和扩散能力较低，渗速较慢。
提高共渗温度，氮原子在γ`和ε相中的扩散系数增大，渗速加快，但化合物层显著增厚，并渗层表面易产生疏松层，疏松层厚度和疏松程度随温度提高而增大。
与渗氮一样，共渗温度应低于回火温度，以保证工件心部性能不在共渗中发生变化。
2．共渗保温时间
共渗层深度与时间关系也遵守抛物线规律，即共渗初期，化合物层和扩散层增加较快,随保温时间延长，增长速度减缓。
延长共渗时间，渗层深度增加不明显，且还可能导致表面产生疏松，使渗层容易剥落、硬度降低，故氮碳共渗一般控制在4h以内。
3.共渗后的冷却
氮碳共渗后通常采用快冷（合金钢油冷，碳钢水冷）方式，以获得过饱和的固溶体，使表面形成较大残余压应力，提高疲劳强度。
对畸变要求高的工件，可炉冷至450℃左右再油冷或空冷。
[想一想]:
氮碳共渗件为何一般不像渗氮件那样采用随炉冷却？
三、气体氮碳共渗工艺实例
氮碳共渗前的表面清理、防渗等准备工作与气体渗氮基本相同。
1）模具钢和高速钢氮碳共渗工艺：
略
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2）球墨铸铁曲轴氮碳共渗工艺：
略
四、氮碳共渗层的组织与性能
1．氮碳共渗层的组织
与渗氮层相似，铁素体氮碳共渗层也是由化合物层和扩散层组成（见图15-16），外层为白亮氮化合物，化合物层内侧是扩散层（为含氮索氏体）。
合金钢气体碳氮共渗时，因扩散层中析出合金氮化物造成合金元素贫化而易受蚀，故与心部有一定反差（见图15-17b），钢中形成氮化物的合金元素越多，反差越明显。
2．氮碳共渗层性能
1）硬度及脆性化合物层具有较高硬度，其硬度值与钢中成分（尤其是合金元素含量）有关，扩散层硬度受合金元素及其含量影响也较大，合金元素含量高时，硬度较高。
碳钢扩散层硬度很低，合金钢扩散层硬度明显高于碳钢。
氮碳共渗层的韧性较渗氮层好。
2）耐磨性由于共渗层硬度较高，表面化合物层摩擦系数较小，而且渗层有较好韧性，因而耐磨性较高。
碳钢及低合金钢氮碳共渗后耐磨性高于渗碳件。
此外，氮碳共渗件的抗咬合性能优于渗氮件、抗擦伤性能也很好。
3）疲劳强度由于表层产生较大的残余压应力，因而疲劳强度显著提高。
4）耐蚀性氮碳共渗件耐大气、海水等腐蚀的能力优于渗氮件。
与渗氮类似，氮碳共渗的渗层较薄，不适于承受重载荷的工件。
五、氮碳共渗件质量检验及常见缺陷
1．氮碳共渗件质量检验
检验项目包括共渗件外观、渗层硬度、渗层深度及金相组织检验等，检验方法与渗氮件相同（但通常不作渗层脆性检验）。
2．氮碳共渗件常见缺陷及预防措施
表15-8列出氮碳共渗件常见缺陷产生原因及预防和补救方法。
本章小结
略
本章重要名词：
碳氮共渗、换气次数、氮碳共渗、黑色组织、奥氏体氮碳共渗
练习题：
一（1~4、6~10、12、15、16）
第十六章其它常用化学热处理
第一节渗硼
渗硼是将工件置于渗硼介质中加热、保温，使渗剂分解出硼原子并渗入工件表层的化学热处理工艺。
渗硼温度温度多为850~950℃（保温时间2~6h），温度过高（高于1000℃），会引起晶粒粗大，影响基体的力学性能。
渗硼层的厚度一般为0.05~0.30㎜。
渗硼温度、时间与渗硼层厚度关系见图16-1。
渗硼的工艺方法主要有固体渗硼、盐浴渗硼、气体渗硼、膏剂渗硼等，其中以固体渗硼和盐浴渗硼应用最多。
一、渗硼层组织与性能特点
1.渗硼层组织
渗硼层一般由硼化物层和扩散层组成。
硼化物层为单相Fe2B或两相的FeB+Fe2B。
从图16-2所示的Fe-B相图可知，硼在α-Fe和γ-Fe中的溶解度都很小（硼原子半径为9.5nm），在1149℃，硼在γ-Fe中的最大饱和量也只有0.02%。
在渗硼过程中，硼原子渗入工件表面后，很快就达到γ固溶体的饱和溶解度，并形成Fe2B（WB=8.83%）化合物。
如果渗硼剂的活性较高，并且渗硼的时间足够长，表层硼浓度继续提高，将在Fe2B的外侧形成含硼量更高（WB=16.23%）的化合物FeB。
FeB和Fe2B通常为梳齿状，垂直于表面楔入基体。
渗硼后的金相组织由表面到心部依次为FeB→Fe2B→扩散层→基体。
由于碳及大多数合金元素不能溶解于铁硼化合物（FeB和Fe2B），在渗硼过程中，随着硼化物的形成，钢表面的大部分碳及合金元素被挤至内侧，因而在紧靠硼化物的内侧将出现一个碳和合金元素的富集层。
2.渗硼层性能
工件经渗硼后，表面获得单相或双相的硼化物层，其中Fe2B硬度为1290~1680HV,脆性较小；FeB硬度为1890~2349HV，脆性较大。
钢件表面经渗硼后表面硬度可达1300~2300HV，并且在800℃以下仍能保持高硬度。
在冲击载荷不大的情况下，其耐磨性优于渗碳和渗氮。
经渗硼处理的工件在600℃以下抗氧化性好。
另外，渗硼层对盐酸、硫酸、醋酸、氢氧化钠水溶液等都具有较高的抗腐蚀性，但不耐硝酸腐蚀。
渗硼层的缺点是脆性较大，尤其双相层的脆性更大。
双相层的渗硼层，在受冲击及温度急剧变化时容易剥落，这是由于Fe2B与FeB的膨胀系数不同，二者之间存在较大内应力所致。
3.碳和合金元素对渗硼层深度的影响
钢中的碳和合金元素都不同程度阻碍硼的扩散，减小硼化物层的深度，并使硼化物的梳齿状趋于平直化、与基体接触面积减小，结合牢固程度减弱。
二、渗硼工艺
1．盐浴渗硼
将工件置于熔融的盐浴中，使其表面渗入硼原子的工艺方法称为盐浴渗硼。
渗硼用盐浴由供硼剂、还原剂和活化剂三部分组成。
供硼剂常采用硼砂。
还原剂的作用是从硼砂中还原出硼，得到活性硼原子:
Na2B4O7+2SiC→←Na2O·2SiO2+CO2+O2+4[B]。
常用的还原剂有碳化硅、铝和稀土。
以碳化硅作还原剂的盐浴渗硼，一般得到单相（Fe2B）硼化物层。
考虑盐浴的流动性，碳化硅的加入量不应超过盐浴总量的30%，以13.6%为最佳。
选用铝或稀土作还原剂，盐浴的流动性好，活性强，一般得到双相（FeB+Fe2B）硼化物层。
这类盐浴成分偏析大，使用时需搅动，且熔融的铝对钢铁零件及坩埚有腐蚀作用。
活化剂的作用是改善盐浴的流动性，使粘附在工件表面的残盐容易清洗，同时还可以促进活性硼原子的产生，加速渗硼过程。
常用渗硼盐浴成分及特点见表16-1。
盐浴渗硼具有设备简单，操作方便，渗层组织容易控制，渗硼层致密和缺陷少等优点。
但盐浴对坩埚的腐蚀较严重，工件表面的残盐清理困难。
2．固体渗硼
固体渗硼是将工件埋入粉末或颗粒状的渗硼介质中进行的渗硼工艺。
略
表16-2为常用固体渗硼剂成分与渗硼工艺。
固体渗硼具有设备简单，操作方便，工件表面便于清理等优点。
但固体渗硼能耗大，生产效率低，工作环境差，劳动强度大，渗层组织和深度较难控制。
三、渗硼后的热处理
工件渗硼后是否进行热处理要视具体要求而定。
对只要求表面耐磨、而对心部强度要求不高的工件，渗硼后可空冷；对心部强度要求较高的工件，渗硼后还应进行淬火、回火处理，以提高基体的力学性能，增强基体对渗硼层的支撑能力。
淬火时要尽量采用较缓和的淬火冷却介质，并及时回火（一般为低温回火）。
四、渗硼的应用及实例（略）
低、中、高碳及合金钢均可渗硼，具体可根据心部及渗层性能不同要求，采用不同钢种。
渗硼主要应用于各类冷、热作模具，及探矿和石油机械、砖成型模版等要求耐磨粒磨损、耐高温磨损和耐高温腐蚀的工件。
所有这些应用中，渗硼都能使寿命成倍甚至成十倍地提高，并可以用碳钢或低合金钢代替高合金钢，节约了价格较高的材料，降低了生产成本，显示了巨大的技术、经济效益。
其在模具方面的应用见表16-3。
实例1针阀偶件的固体渗硼（略）
实例2无缝钢管冷拔模的盐浴渗硼（略）
五、渗硼件质量检验
渗硼件的检验项目包括外观、渗硼层的组织、渗硼层的厚度和硬度。
1）外观经渗硼处理后，工件表面应为较均匀的灰色或深灰色，无剥落、裂纹等缺陷。
2）渗硼层组织对脆性有要求的耐磨件，原则上应为单相Fe2B组织，允许少量疏松；对于抗腐蚀件渗硼层的组织单相（Fe2B）或双相（FeB+Fe2B）均可，但渗层要求致密。
3）渗硼层厚度渗硼层厚度的测量可在试样经硝酸酒精溶液或三钾试剂腐蚀后，在金相显微镜下，用带刻度的目镜测量。
测量有代表性的5点硼化物针的峰值，取其平均值作为渗硼层的深度。
如图16-6所示。
4）硬度金相试样经三钾试剂腐蚀后，在显微硬度计上（因渗硼层薄且硬度高、脆性大）测量硼化物层的硬度。
第二节渗硫
渗硫可分为低温渗硫和高温渗硫，为了保证渗硫后不影响基体的力学性能，渗硫温度一般采用略低于工件的回火温度，低温渗硫为170~205℃，高温渗硫为520~600℃。
应用较广的是低温电解渗硫。
1.渗硫层组织、性能特点
渗硫层外观为灰黑色，由FeS和Fe2S组成，厚度为0.001~0.04㎜，硬度为90~100HV。
电子显微镜观察发现，渗硫层呈多孔鳞片状，容易沿滑动方向流动。
渗硫层不仅在润滑条件下有减摩作用，而且在干摩擦条件的摩擦系数比较小，能够减少咬合与擦伤，降低磨损与点蚀。
但是渗硫的这些优点，需要在工件表面具有高硬度的条件下才能充分发挥出来，因此，渗硫大多是在工件整体强化或经过表面淬火、渗碳淬火、渗氮和碳氮共渗等表面强化处理之后进行，或者与渗氮、氮碳共渗同时进行，即进行硫氮共渗或硫氮碳共渗。
2.低温电解渗硫
1）电解渗硫工艺原理图16-7为电解渗硫的装置示意图，即工件放入渗硫盐浴中，并接直流电源正极，不锈钢板（或浴槽）接负极。
电解渗硫的盐浴成分为：
75%硫氰酸钾（KSCN）+25%硫氰酸钠（NaSCN），混合盐的熔点为120℃。
电解渗硫温度一般控制在80~190℃（温度太高熔盐易挥发），熔融状态的盐发生电离：
KSCN→K++SCN-；NaSCN→Na++SCN-
盐浴中的离子在直流电场的作用下，SCN-向阳极（工件）移动；K+、Na+向阴极（不锈钢板）移动，并通过下列电化学反应于工件表面形成FeS层:
Fe-2e→Fe2+；SCN-+2e→S2++CN-；Fe2++S2+→FeS
2）电解渗硫工艺过程低温电解渗硫的工艺流程为：
脱脂→沸水煮→酸洗→冷水清洗→中和→冷水清洗→电解渗硫→空冷至室温→清洗→浸入100℃热油→检验。
脱脂和酸洗的目的是使工件表面活化。
3.硫氮共渗
硫氮共渗和硫氮碳共渗的外层主要是渗硫层，摩擦系数小，抗咬合、抗擦伤能力强，渗层的里面是硬度高的渗氮层或碳氮共渗层，起支撑作用，耐磨性好。
具有渗硫层与渗氮层两方面的优点。
硫氮共渗主要有液体硫氮共渗、气体硫氮共渗、离子轰击硫氮共渗等。
1）液体硫氮共渗液体硫氮共渗常用20%NaCl+30%BaCl2+50%CaCl2，外加5%~10%FeS，并在盐浴底部通入氨气。
处理温度为540~560℃，时间为1.5~2h。
硫氮共渗的突出优点是抗咬合、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀，处理时间短、设备简单、操作简便、盐浴毒性小。
2）气体硫氮共渗气体硫氮共渗的介质是氨气和硫化氢气体。
硫化氢是由盐酸与硫化铁作用产生后通入炉内的。
（530~560）℃×（1~1.5）h，可得到0.02~0.03㎜渗层。
经硫氮共渗的高速钢刀具表面硬度为950~1050HV。
第三节渗金属
渗金属是将金属元素渗入工件表层的化学热处理工艺。
金属元素可单独渗入，也可几种金属共渗，还可以与其它工艺（如电镀、热喷涂等）配合进行复合渗。
生产中常见的渗金属有渗铬、渗钒、渗铌和渗钛等。
渗金属国内主要采用两种方法：
固体法和盐浴法。
一、固体法渗金属
固体渗剂主要可分为两类：
一类为粉末或颗粒状供渗剂（欲渗元素的纯金属或其铁合金）加催渗剂、填充剂组成；另一类是由含有欲渗元素的化合物加还原剂、催化剂、填充剂组成。
供渗剂提供活性金属原子，还原剂将欲渗金属从化合物中还原出来，催渗剂促进活性原子渗入，填充剂主要起减少板结，便于工件取出的作用。
这种方法的优点是操作简单，无需特殊设备，小批生产应用较多，如渗铬、渗钒等。
缺点是生产效率低，劳动条件差，质量不易控制。
常见固体法渗金属的渗剂成分和工艺参数见表16-4。
二．盐浴法渗金属
盐浴法渗金属是通过悬浮在熔盐中的欲渗入金属原子与被渗金属相互作用形成渗层，或者渗剂中反应还原出的金属原子在工件表面吸附、扩散渗入工件表面。
根据基盐的组成可分为硼砂盐浴渗金属法（T.D法）和中性盐渗金属法。
硼砂盐浴渗金属法是在硼砂中加入渗剂：
欲渗元素的金属（或合金）粉末，或含欲渗元素的金属化合物加还原剂。
其中金属是与氧亲和力小于硼的物质，如铬、钒、铌等；还原剂是与氧亲和力大于硼的物质，如铝粉等。
硼砂熔盐的密度和粘度大，金属渗剂容易悬浮，是盐浴渗金属的最好载体。
该法能使工件获得比其他渗金属熔盐更均匀的渗层。
另外，熔融硼砂能溶解金属氧化物，可使工件表面清洁和活化，有利于金属原子的吸收和扩散。
T.D法设备简单，操作方便，成本低，但粘附在工件表面的残盐较难清洗。
中性盐渗金属是在中性盐浴中加入由金属（或金属合金粉末）或者金属化合物和还原剂组成的渗剂。
中性盐流动性好，粘盐少，但渗剂容易分层，造成位于盐浴上部和下部的工件渗层不均匀。
常见盐浴法渗金属的渗剂成分和工艺见表16-5。
三、渗层组织、性能特点
1）渗铬层组织和性能特点中碳钢和高碳钢渗铬层表层为铬的碳化物渗铬钢的含碳量越高，铬的碳化物层的厚度越厚。
渗层外表面的碳化物通常为Cr23C6,其下层为Cr7C3，再下层为α固溶体。
在渗铬层和基体之间存在一个明显的贫碳过渡区。
贫碳区的出现会影响基体的淬火硬度，削弱了渗铬层的撑托，严重时甚至可能使渗铬层在工作时发生破裂。
因此，对基体硬度要求高的工件，应采用高碳钢或高碳合金钢。
渗铬层硬度随基体材料含碳量增加而增高。
除硬度、耐磨性显著提高外，渗铬后还可获得良好的抗高温氧化性和抗多种介质腐蚀的性能。
由于渗铬温度高、时间长，渗铬后工件心部的组织往往比较粗大，因此，对基体强度和韧性要求高的工件，渗铬后必须进行正火或淬火回火处理，如工模具、排气阀等。
2）渗钒层组织和性能特点渗钒层主要由硬度极高的VC相（硬度可达1500~3800HV）组成。
渗钒层具有极高的硬度和非常好的耐磨性，且渗钒层的摩擦系数也较渗硼、渗铬件小，抗粘着性能优良，故常用于工模具等要求高耐磨的工件。
3）渗铌层组织和性能特点45、GCr15、Cr12MoV、W18Cr4V、3Cr2W8V等钢经渗铌处理后，表面可得到WNb=80%的金黄色的NbC化合物层。
渗铌层的热稳定性和耐腐蚀性不如渗铬层，但高碳钢渗铌后，表面被覆以硬度为2100~3500HV的渗铌层（与钢含碳量有关），具有很高的耐磨性、抗咬合性和抗热疲劳性。
4）渗钛层组织与性能特点高碳钢零件或工模具渗钛后，表面形成TiC化合物层。
渗钛层硬度可达1100~4400HV（与钢含碳量有关），其硬度和耐磨性优于渗硼层和渗钒层；渗钛层具有高的耐腐蚀性，尤其是抗盐酸浸蚀的能力优于其它渗金属层。
渗钛主要用于受冲击载荷不大、要求耐磨性高的相机扳手冲压模、切边模、拉丝模、气门锁片整形模等。
为了提高工件基体的强度，渗钛后必须淬火回火。
由于渗钛层抗氧化性差，在空气中加热到400℃时碳化钛层就会氧化，因此，渗钛零件的热处理宜在保护气氛或真空炉内加热。
本章小结
略
本章重要名词：
固体渗硼、盐浴渗硼、渗金属
练习题：
一（1~4）、二（1、2）
第十七章热处理工艺编制基础
第一节概论
一、热处理工艺编制的基本概念与内容
略
二、零件加工工艺路线及热处理在加工路线中的位置
略
第二节热处理工艺编制的原则依据步骤
一、热处理工艺编制的原则
1）科学性所编制的热处理工艺路线和工艺规程，必须建立在严密的
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