化學(xué)熱處理是將鍛件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入鍛件表層，以改變其表層化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。

在整個(gè)熱處理技術(shù)中，化學(xué)熱處理占有相當(dāng)大的比例，并且隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，這一比例會(huì)進(jìn)一步加大。鍛件通過(guò)表層滲人的元素實(shí)現(xiàn)表面強(qiáng)化，在提高表面硬度、強(qiáng)度和耐磨性的同時(shí)，保持其心部的強(qiáng)韌性，使鍛件具有高的綜合力學(xué)性能。此外，表層滲入的元素在很大程度上可以改變表層的物理與化學(xué)性質(zhì)，提高鍛件的抗氧化性、耐蝕性等。因此，化學(xué)熱處理是機(jī)械制造、化工、能源動(dòng)力、交通運(yùn)輸、航空航天等許多行業(yè)中不可或缺的熱處理技術(shù)。

滲碳是將低碳鋼置于具有足夠碳勢(shì)的介質(zhì)中加熱到奧氏體狀態(tài)并保溫，使活性碳原子滲入工件，獲得高碳含量的滲層，隨后淬火并低溫回火的熱處理工藝。所謂的碳勢(shì)是指滲碳?xì)夥张c鋼件表面達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)鋼的表面碳含量。

由于氣體滲碳具有碳勢(shì)可控、生產(chǎn)率高和便于滲碳后直接淬火等優(yōu)點(diǎn)，所以是目前生產(chǎn)中廣泛采用的滲碳工藝。

滲碳的目的是在保持鍛件心部良好韌性的同時(shí)，表層具有高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。這樣，鍛件既能承受大的沖擊，又能承受大的摩擦。因此，齒輪、活塞銷(xiāo)等工件常采用滲碳處理。

1.滲碳工藝應(yīng)滿(mǎn)足的條件

(1)表層獲得所要求的碳含量。滲碳處理后表面到心部的碳含量應(yīng)分布適當(dāng)，由表層的高碳逐漸過(guò)渡到基體組織的成分。通常要求表層的碳含量在0.8%-1.05%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍。這是因?yàn)楫?dāng)碳含量低于共析成分時(shí)，硬度及耐磨性不高；當(dāng)碳含量高于1.05%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，易形成網(wǎng)狀或大塊狀碳化物，表層脆性增大，導(dǎo)致工作過(guò)程易發(fā)生剝落，顯著降低鍛件的疲勞性能。

(2)合適的滲層深度。鍛件滲碳層深度的選取主要依據(jù)鍛件尺寸和服役條件確定。例如，齒輪滲碳層深度常為其模數(shù)的15%-20%；軸類(lèi)為其直徑的5%-10%。一般滲層深度在0.5-2.5mm范圍之內(nèi)。但對(duì)某些特殊工件，如小型薄壁工件其滲層可為0.1-0.3mm,大型滾動(dòng)軸承等可達(dá)4-10mm。

(3)平緩的濃度梯度。較寬的過(guò)渡層使?jié)B層與心部具有良好的結(jié)合，在工作過(guò)程中不因受重負(fù)荷而崩裂。

(4)盡可能短的滲碳時(shí)間及穩(wěn)定的滲碳質(zhì)量。選用合金滲碳鋼、采用催滲技術(shù)和可控氣氛滲碳技術(shù)等，都能顯著地縮短滲碳時(shí)間，獲得高質(zhì)量的滲碳層。

2.氣體滲碳工藝及質(zhì)量控制

氣體滲碳是將工件裝入密封加熱爐中，加熱到900-950℃,通入含碳的氣體或滴入含碳液體，使鍛件在這一溫度下滲碳的過(guò)程。它是目前應(yīng)用最廣泛和成熟的滲碳方法。

鍛件在進(jìn)入滲碳爐前應(yīng)清除表面污垢、鐵銹及油污等。可用熱水清洗工件，等工件干燥后才能進(jìn)入滲碳爐，不允許將水分帶入滲碳爐內(nèi)。若清洗仍不能保證工件的表面質(zhì)量時(shí)，可采用噴砂處理。凡工件表面不允許滲碳的部位，如螺紋、花鍵軸孔等應(yīng)進(jìn)行防滲處理。常用防滲方法為電鍍銅和涂防滲涂料。前者成本較高，且在某些情況下使用受到限制，建議采用防滲涂料的方法。

氣體滲碳過(guò)程由排氣、強(qiáng)烈滲碳、擴(kuò)散及降溫四個(gè)階段組成。排氣階段采用加大滲劑流量的方法，使?fàn)t內(nèi)氧化性氣氛迅速減少。在儀表達(dá)到滲碳要求的溫度后尚需延長(zhǎng)30-60min,以便爐內(nèi)各處溫度均勻及工件透熱。強(qiáng)烈滲碳及擴(kuò)散階段的控制取決于滲層厚度及滲層碳濃度的要求。對(duì)于可直接淬火的鍛件應(yīng)隨爐冷到適合的淬火溫度并保溫15-30min,使工件內(nèi)外溫度均勻后出爐淬火；對(duì)于需重新加熱淬火的工件，可自滲碳溫度出爐后空冷或入冷卻坑冷卻。