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钢铁表面处理的稀土催渗技术

对于金属表面的改性处理，通过稀土的加入能够显著提高元素渗入速度，改善渗层组织，提高渗层性能，表现出催渗效果。对于金属表面的改性处理，通过稀土的加入能够显著提高元素渗入速度，改善渗层组织，提高渗层性能，表现出催渗效果，在钢铁热处理领域具有良好的应用前景稀土的催渗效应源于以下一些因素：一、稀土元素具有高的化学活性，与O、H及N均可发生强烈的化学反应，尤其与O的亲和力很强。因此，炉内气氛中帆布鞋含有稀土元素，有利于煤油等高分子断键，使炉气得到活化，对渗剂的分解过程起促进作用;使分解动力学过程加速，并促使热分解更完全。二、稀土元素在一定温度下渗入金属表面，具有微量固溶特点，由于稀土元素的原子半径比Fe原子半径大得多，它的存在会引起它周围的原子晶格畸变，这种晶格畸变产生以下效应：一方面由于C、N间隙原子在畸变区的偏聚导致表面C、N浓度增高，加快C、N原子的扩散;另一方面由于晶体缺陷对原子扩散的通道作用，促使间隙原子沿着位错等畸变区快速扩散。

稀土的催渗效应目前已应用于渗碳、渗氮、渗硼、渗钒及各种复合共渗。

一、稀土渗碳。稀土催渗碳在汽车变速创意礼品箱齿轮、减速器齿轮、内燃机活塞全部进程不需要复杂且昂贵的装备销、机床摩擦片等零件上已得到广泛运防水用，在活塞销零件的应用上也取得明显效果。稀土催渗碳的效果主要表现在：一是能降低渗碳温度，缩短渗碳周期;二是减少工件变形，减少工件表面积碳;三是细化渗层组织晶粒，改善碳化物形态;四是使渗层硬度的变化较为平缓。加稀土可提高渗碳速度20%~30%，节电70%，热处理成本下降60%。

二、稀土渗氮。稀土催渗氮可有效提高渗氮速度，在同样温度下稀土渗氮可提高渗速15%~20%;当渗氮温度高出传统温度10~20℃，则可使渗氮速度提高60%以上。稀土也可使碳氮共渗的渗速提高20%~50%。稀土催渗氮可使氮化物的分布变得细小弥散，避免氮化物沿晶界的偏聚及脉状组织的产生，能有效提高表面硬度。稀土催渗氮不仅有催渗和改善渗氮层硬度和渗层组织的效果，还有一定吸离心泵的离子轰击效应，使钢铁表层内的空位与位错密度增加，加快氮原子的扩散;同时，稀土原子也沿晶界、位错等特殊通道以较快速度向内部扩散，具有一定的微合金化作用。

三、稀结构紧凑：界面模块化设计土渗硼。加稀土的渗硼剂显示出较好的催渗效果，渗速提高幅度在20%~30%，特别是对低碳材料的效果更明显。研究表明，稀土的加入可抑制FeB的生长，有利于Fe2B的形成，所形成的Fe2B形如针齿细密直长，能减少硼化层脆性，提高渗层与基体的结合力。

四、稀土渗钒。渗钒技术所形成的碳化钒覆层在常温下具有良好的稳定性和优异的抗磨损能力，但传统的盐浴渗钒方法一直存在着设备腐蚀严重、工件变形大以及表面粘盐难以清理等技术难点。采用稀土催渗钒技术，能加速活性原子的产生，加速渗剂的分解，提高盐浴中的钒势，从而提高渗钒的速度，增加渗层厚度。