化學(xué)熱處理包括三個(gè)基本過(guò)程，即①化學(xué)滲劑分解為活性原子或離子的分解過(guò)程；②活性原子或離子被鋼件表面吸收和固溶的吸收過(guò)程；③被滲元素原子不斷向內(nèi)部擴(kuò)散的擴(kuò)散過(guò)程。

1.分解過(guò)程

化學(xué)滲劑是含有被滲元素的物質(zhì)。被滲元素以分子狀態(tài)存在，它必須分解為活性原子或離子才可能被鋼件表面吸收及固溶，很難分解為活性原子或離子的物質(zhì)不能作滲劑使用。例如普通滲氮時(shí)不用氮而用氨，因?yàn)榘睒O易分解出活性氮原子【N】：2NH→3H2+2【N】。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)，分解反應(yīng)產(chǎn)物的自由能必須低于反應(yīng)物的自由能，分解反應(yīng)才可能發(fā)生。但僅滿足熱力學(xué)條件是不夠的，在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用還必須考慮動(dòng)力學(xué)條件，即反應(yīng)速度；提高反應(yīng)物的濃度和反應(yīng)溫度，雖然均可加速滲劑的分解，但受材料或工藝等因素的限制。在實(shí)際生產(chǎn)中,使用催化劑以降低反應(yīng)過(guò)程的激活能，可使一個(gè)高激活能的單一反應(yīng)過(guò)程變?yōu)橛扇舾蓚€(gè)低激活能的中間過(guò)渡性反應(yīng)過(guò)程，從而加速分解反應(yīng)。鐵、鎳、鈷、鉑等金屬都是使氨或有機(jī)碳?xì)浠衔锓纸獾挠行Т呋瘎?，所以鋼件表面本身就是很好的催化劑，滲劑在鋼件表面的分解速率比其單獨(dú)存在時(shí)的分解速率可以提高好幾倍。

2.吸收過(guò)程

工件表面對(duì)周圍的氣體分子、離子或活性原子具有吸附能力，這種表面的物理或化學(xué)作用稱為固體吸附效應(yīng)（見(jiàn)晶體表面。氣體分子或者被鋼件表面吸附，并且由于鐵的催化作用而使其加速分解為活性原子；或者先分解為活性原子或離子，再被鋼件表面吸附。以上兩種情況何者為主，視工藝而定。被吸附的活性原子或離子在鋼件表面溶入鐵的晶體點(diǎn)陣內(nèi)，形成固溶體；如果被滲元素的濃度超過(guò)了該元素在鐵中的固溶度，則形成相應(yīng)的金屬間化合物，這些過(guò)程稱為吸收過(guò)程。

3.擴(kuò)散過(guò)程

滲入元素的活性原子或離子被鋼件表面吸收和溶解，必然不斷提高表面的被滲元素的濃度，形成心部與表面的濃度梯度。在心、表部之間濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，被滲原子將從表面向心部擴(kuò)散。在固態(tài)晶體中原子的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于滲劑的分解和吸收過(guò)程的速率，所以擴(kuò)散過(guò)程往往是化學(xué)熱處理的主要控制因素。這就是說(shuō)強(qiáng)化擴(kuò)散過(guò)程是強(qiáng)化化學(xué)熱處理生產(chǎn)過(guò)程的主要方向。由擴(kuò)散方程可知，提高溫度，增大滲入元素在金屬中的擴(kuò)散常數(shù)，減小其擴(kuò)散激活能的因素均可加速擴(kuò)散過(guò)程。由于化學(xué)熱處理的三個(gè)過(guò)程是相互聯(lián)系的，在某些具體條件下分解與吸收兩個(gè)過(guò)程也有可能成為主要控制因素。

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