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

在整個熱處理技術中，化學熱處理占有相當大的比例，并且隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，這一比例會進一步加大。鍛件通過表層滲人的元素實現(xiàn)表面強化，在提高表面硬度、強度和耐磨性的同時，保持其心部的強韌性，使鍛件具有高的綜合力學性能。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性質，提高鍛件的抗氧化性、耐蝕性等。因此，化學熱處理是機械制造、化工、能源動力、交通運輸、航空航天等許多行業(yè)中不可或缺的熱處理技術。

滲碳是將低碳鋼置于具有足夠碳勢的介質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。所謂的碳勢是指滲碳氣氛與鋼件表面達到動態(tài)平衡時鋼的表面碳含量。

由于氣體滲碳具有碳勢可控、生產(chǎn)率高和便于滲碳后直接淬火等優(yōu)點，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，表層具有高的硬度、耐磨性和疲勞強度。這樣，鍛件既能承受大的沖擊，又能承受大的摩擦。因此，齒輪、活塞銷等工件常采用滲碳處理。

1.滲碳工藝應滿足的條件

(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分布適當，由表層的高碳逐漸過渡到基體組織的成分。通常要求表層的碳含量在0.8%-1.05%(質量分數(shù)）范圍。這是因為當碳含量低于共析成分時，硬度及耐磨性不高；當碳含量高于1.05%(質量分數(shù)）時，易形成網(wǎng)狀或大塊狀碳化物，表層脆性增大，導致工作過程易發(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%；軸類為其直徑的5%-10%。一般滲層深度在0.5-2.5mm范圍之內。但對某些特殊工件，如小型薄壁工件其滲層可為0.1-0.3mm,大型滾動軸承等可達4-10mm。

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

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

2.氣體滲碳工藝及質量控制

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程。它是目前應用最廣泛和成熟的滲碳方法。

鍛件在進入滲碳爐前應清除表面污垢、鐵銹及油污等?？捎脽崴逑垂ぜ?，等工件干燥后才能進入滲碳爐，不允許將水分帶入滲碳爐內。若清洗仍不能保證工件的表面質量時，可采用噴砂處理。凡工件表面不允許滲碳的部位，如螺紋、花鍵軸孔等應進行防滲處理。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。

氣體滲碳過程由排氣、強烈滲碳、擴散及降溫四個階段組成。排氣階段采用加大滲劑流量的方法，使爐內氧化性氣氛迅速減少。在儀表達到滲碳要求的溫度后尚需延長30-60min,以便爐內各處溫度均勻及工件透熱。強烈滲碳及擴散階段的控制取決于滲層厚度及滲層碳濃度的要求。對于可直接淬火的鍛件應隨爐冷到適合的淬火溫度并保溫15-30min,使工件內外溫度均勻后出爐淬火；對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。