一．化学热处理工艺及应用除渗碳、渗氮外，渗金属主要有渗Al、Cr、V、Si、B、S等金属和非金属。
下面简单介绍。
1.渗铬适用于各种钢制件的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化能力。
渗后硬度：低碳钢为200~250HV；高碳钢为1250~1300HV。
渗层深度：一般为0.10~0.30mm。
渗层金相组织：低碳钢50%左右铬在铁素体中的固溶体；高碳钢由铬的碳化物（Cr7C3）、（CrFe）7C3组成。
渗铬方法：固、液、气体渗，还有真空渗等。
固体法：将以下配方研成粒度小于50目（约0.297mm）粉末，然后装箱进行。
配方1：50%~55%铬铁粉末+40~50%氧化铝+2~3%氯化铵。
配方2：60%~65%铬铁粉末+30~35%耐火土+3~4%氯化铵。
装炉温度为800~850℃，保温1～1.5h后升温到1000～1050℃.。
保温12～15h（视层深要求而定）。
然后随炉冷却600～700℃出炉空冷即可。
液体法：采用70%氯化钡+30%氯化钠为基盐。
将金属铬或铬铁粉末经盐酸处理后放入基盐中，加热到1000～1050℃保温1.0～1.5h即开始渗，同时应不间断地用惰性气体或还原气体保盐浴表面不被氧化。
气体法：利用干净铬块+氯化铵+氢气，在950～1100℃通入氯化铜蒸汽进行。
渗铬后的处理：在一定载荷下工作并要求一定的强度的零件，渗铬后正火处理可细化晶粒，提高基体强度和韧性，淬火和回火处理可根据需要调整基体的性能。
2、渗B渗硼是指将工件放在一定比例的含硼介质中加热。
适用范围：提高各种钢、铸铁和粉末冶金等材料制作的工件耐磨性。
渗后硬度：900~1200H V0.1以上。
金相组织：为致密的单相Fe2B。
渗层深度：一般为40~100um渗B方法：固体、液体、气体和膏剂渗。
固渗法：目前市场上有商品固体渗B剂可供应，并附有详细使用说明。
也可按下面配方：5%KBF4+0.5~0.3%(NH2)CS（硫脲）+20~30%木炭+62~84BFe（硼的质量分数不小于20%，铝和硅的质量分数分别不大于3.5%~4.0%）。
固渗温度和时间，根据渗B层深度确定。
盐浴渗B应用较为广泛：配方：90~70%Na2B4O7+10~30%SiC或者5%B4C+15%NaBF+80%NaCL等。
使用温度为920~950℃，常用钢盐浴渗硼深度与温度及时间的关系见下表。
膏剂渗硼：即将渗硼膏剂涂敷于工件表面需渗硼的部位，干燥后放入盛有惰性填料的箱内，进行加热渗硼。
可采用下列配方：50%B4C+35%CaF+15%Na2SiF6。
在920~940℃，保温4h后出炉。
膏剂涂层厚度应为13mm左右，在120～150℃烘干。
惰性填料以在高温条件下无氧化脱碳为宜，如新铸铁屑、石英粉+炭粉等均可。
几种钢膏剂渗硼温度、时间与层深及硬度的关系如下表渗硼后根据心部硬度要求，直接淬火或缓冷均可。
渗硼在热锻模上的应用，见下表渗硼与未渗硼滚压模的寿命比较见下表3、渗V渗钒是将工件放在产生钒原子的介质中，经一定温度加热和保温，将V 渗入其表面的热处理工艺。
使用范围：提高各种钢制作的工件的耐磨性和耐蚀性（耐酸、盐腐蚀）。
渗后组织：表面组织为钒在铁素体中的固溶体，中高碳钢为碳化钒或碳化钒与铁素体的混合物。
渗后硬度：中高碳钢渗V 后，硬度不低于2000HV 。
渗V 方法：目前有盐浴法、粉末法和气体法等。
其中盐浴法处理温度较低，使用较为广泛。
盐浴法：所用成分是在熔融的硼砂浴中加入质量分数为80%Na 2B 4O 7及20%钒铁（钒的质量分数在43%以上）的混合物[粒度为100-150目（约为0.097-0.150mm ）]，其加入量以盐浴呈碱性（PH 值为9）为准。
使用温度为930-970℃。
钢件渗V 后，表面由白亮层和过渡区组成。
几种钢930-970℃渗V 后的硬度和白亮层厚度见下表：为了使心部获得一定的强度和韧性，渗V后应空冷正火细化晶粒，然后按正常的强度进行淬火和回火。
但高合金钢（如淬火温度在970℃以上的Cr12MoV和W18Cr4V等）可以渗钒后，继续升温到其正常淬火温度进行保温及冷却，然后回火。
粉末法：可以采用的渗剂成分（质量分数）为：60%钒铁+37%高岭土+3%的氯化铵。
装箱方法与固体渗碳相同。
渗钒温度为1000～1100℃。
低碳钢渗V后，表层为钒在铁素体中的固溶体，中高碳钢渗V后，表面层为碳化钒或碳化钒与铁素体的混合物。
气体渗V：通常使用氯化钒及氢气作介质，在专用炉中于1000～1100℃的温度下渗V。
二、多元共渗化学热处理工艺及其应用多元共渗除碳氮共渗外，还有氮氧、氮硫、铬铝、硫碳氮、铝铬硅等共渗。
下面简单介绍分别以铬为基、以硼为基的多元共渗及应用；固体和盐浴覆层工艺及其应用。
1、以铬为基的多元共渗及应用铬、铝、硅等是冶炼特殊性能（耐磨、耐蚀和抗高温氧化等）钢和铸铁时，不可缺的重要合金元素。
如果工件的基体对性能没有特殊要求时，则可以在普通钢制作的工件表面，通过化学热处理方法增加这些元素，使其表面具有所要求的特殊性能。
如此，在满足工件表面特殊性能要求的同时，又可节约昂贵的特殊钢。
1-1铬铝共渗铬铝共渗是通过渗入Cr提高工件的耐磨性和耐蚀性能；渗入Al提高抗高温氧化能力的化学热处理工艺。
铬铝共渗方式：可以先渗铬后渗铝，或先渗铝后渗铬，或两者同时共渗。
铬铝共渗方法：固体粉末法、气体法和盐浴法等。
常用的是固体粉末法，共渗剂成分及热处理工艺见下表：铬铝共渗的抗氧化能力比单一渗铬或铝更好，主要取决于渗层中的铬与铝的比例。
实践表明，渗入量以Cr：Al=5：1（质量比）的比例最佳。
共渗层的脆性比单独渗Al 的少，950℃以下的耐热疲劳性能比渗Al的更好。
其力学性能比单独渗Cr好。
1-2 铬硅共渗铬硅共渗是利用渗铬提高工件的耐磨性、耐蚀性、渗硅是提高工件对酸类、海水等的耐蚀性的化学热处理工艺。
铬硅共渗可以先渗Cr后渗硅，或者铬和硅同时渗入。
实例1，先渗铬后渗硅的固体复合渗工艺。
先在成分(质量分数)为50%铬+38%三氧化二铝+2%氧化铵的渗剂中，进行1000℃加热保持4h的渗铬；然后再在通有氯气的硅粉中，进行900℃加热保持2h渗硅。
实例2，铬和硅同时渗的固体共渗工艺。
在成分（质量分数）为49%～55%铬+42%三氧化二铝+1%～7%硅+2%氯化铵的渗剂中，于900℃～1000℃加热保持10h。
适用于工业纯铁。
1-3铝硅共渗炼制高温合金、耐热钢和耐热铸铁时，铝和硅经常是铬和镍的代用元素，使其具有抗氧化能力。
在普通钢鉄材料上进行铝硅共渗，可达到上述目的。
实例：20钢镀锌板的铝硅共渗采用膏剂共渗法。
渗剂配方成分（质量分数）：60%～70%铝铁+28%～38%硅+1%～2%氯化铵。
操作过程如下：①清除工件表面油污和杂物。
②将渗剂和粘结剂混合均匀，调成悬浮液状；③将渗剂刷涂于工件表面，厚度约3mm；④在150℃的温度下烘干3～10min；⑤工件表面包裹4mm厚度的耐火泥进行密封；⑥在150℃预热10～15min（如果表面有裂纹，再重新封补）。
共渗处理工艺：在电阻炉中，950℃加热保持2h。
然后，清除表面耐火泥，重新加热至1050℃，保持1h后于水中淬火冷却。
处理结果：渗层深度为115um，清理后表面呈光滑的银灰色。
1-4铬铝硅共渗对镍基合金和钴基合金制作的汽轮机零件，进行铬铝硅共渗可以提高其抗高温腐蚀和抗高温氧化的综合性能。
1-4-1高温铬铝硅共渗高温铬铝硅共渗采用粉末装箱进行。
渗剂配方（质量分数）：15%铬[粒度为250目（约为0.057mm）]+5%铝[粒度为200目（约为0.074mm）]+79.4%碳化硅[粒度为240目（约为0.059）]+0.4%溴化铵及0.2%三氧化二铝[粒度为100目（约为0.15mm）]。
操作过程如下：①按上述配方将渗剂混合均匀后装箱；②共渗工艺：在箱式炉中，于850℃加热透烧后，炉温升至1090℃保持7h，然后冷至95℃取出工件。
③对冷却后的工件进行清刷，并用氢氧化铵液清洗。
处理结果：钴基合金共渗深度为25～75um；镍基合金共渗后深度为50～100um;铁基合金共渗层深25～250um1-4-2中温铬铝硅共渗中温铬铝硅共渗也要用粉末装箱法进行，对渗剂技术要求如下：①铝粉纯度为99.9%（质量分数），细度为0.09mm；②三氧化二铝粉纯度为99%（质量分数）；③耐火粘土中含有不低于60%（质量分数）的二氧化硅；④氯化铵和氯化钠均为化学纯试剂。
渗剂配方（质量分数）如下：37%Al2O3+20%Al+32%Cr2O3+8%SiO2+2%NH4CL+1%NaF。
共渗剂在混合罐内混合好后静置10min即可装箱。
箱分双层，内箱装工件，外箱与内箱之间放渗剂。
工件放在料架上，不得面与面相互接触。
共渗剂装箱时，一层（5mm）渗剂再放一层钢纤维，逐层直至箱顶部，最后再放一层渗剂。
共渗工艺及操作过程：共渗箱在80～100℃的电阻炉中烘干2h后，将炉温升至750℃并保持1h，再升温至850℃并保持2h后出炉。
待共渗箱冷却至200℃以下拆箱。
1-5铬钒共渗铬钒共渗，旨在使工件获得比单一渗铬或钒更优良的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性和抗热疲劳能力。
生产实践中的铬钒共渗，经常采用盐浴共渗法。
盐浴铬钒共渗的渗剂成分和工艺见下表：2.以硼为基的多元共渗及其应用2-1硼氮共渗硼氮共渗的目的，是为了比单一渗硼进一步提高耐磨性、耐蚀性和热硬性等。
采用成分（质量分数）为5%B4C+5%KBF4+1%活性炭+0.5%NH4CL+5%（NH2）2CO,余量为SiC的固体硼氮共渗剂。
操作过程：将工件清洗干净，烘干后装入共渗箱内。
将工件加热到580～600℃保持2～3h预热的，升温到560～910℃，保持4～10h，然后随炉冷却到400℃左右出炉空冷，在室温开箱。
通常需要重新加热淬火，以满足工件心部的使用性能要求和避免使用时极薄的共渗层被压裂。
实例：1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢模具装入共渗箱内，经580℃预热3h后，升温到900℃并保持8h。
处理结果：表面显微硬度为1553～1980HV0.2；共渗层深度为0.05～0.08mm；最外层组织为FeB+Fe2B,次层为Fe2B+ɑ-Fe，第三层为Fe2B+ɑ-Fe+r-Fe 2-2硼铝共渗比单一渗硼进一步提高耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能等。
在生产中，常采用固体粉末装箱共渗法和膏剂共渗法。
①固体粉末法，其渗剂成分（质量分数）为：21%B4C+4%Na2B4O7+72%FeAl+3%NH4CL或49%Al2O3+29.4%B2O3+19.6%Al+2%Na2F。
处理工艺和操作：将渗剂和工件装在共渗箱内（工件摆放和渗剂添充与固体渗碳相同），用水玻璃调制耐火泥密封箱口。
根据所处理的钢种和心部要求的性能，选择共渗温度，一般为800～1050℃；根据所要求的深度，保持4～6h。