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第2页，共19页目的:主要用于钢铁材料防腐蚀电化学腐蚀原理非常纯Fe在电解质中是否会发生腐蚀？（三）渗锌工艺(zincizing)早期观点：基体中有两种相，构成阴极与阳极.阴极电极电位高于阳极；阳极发生电化学腐蚀.例如铁素体阳极、渗碳体阴极。第2页，共19页金属电化学腐蚀机理目前：电化学腐蚀原理钢件表面不可避免有水膜第4页，共19页基本结论：1.水分子作用下金属表面形成双电层。2.溶液中如果存在“去极化剂”（从金属表面夺取电子物质）离子不断向溶液迁移，腐蚀发生。3.电化学腐蚀是“在水分子作用下的低温氧化还原反应”M----Mn++ne腐蚀模型与基本结论第2页，共19页抗蚀思路1:机理：钢表面形成化合物与纯锌,腐蚀锌保护基体.钢铁表面形成Fe-Zn与Fe-B化合物，哪种难度大？（二）渗锌工艺(zincizing)第2页，共19页液体锌工件热浸锌460-700℃工件酸洗除锈浸入助镀剂烘干浸入熔化锌液反应扩散形成化合物,最外层纯锌。腐蚀镀层保护基体效果：钢板:30-50微米/年;镀锌钢板:2-7微米/年问题1：是否有环境污染问题？问题2：抗酸雨腐蚀问题？常用方法：热浸锌（涂层技术）研究方向之一：开发代替热镀锌的新技术第2页，共19页优点:处理温度低;300℃有一定抗腐蚀性能；宣传：无污染（三）粉末渗锌技术探讨？粉末:锌粉+氯化氨+氧化铝粉温度:380-450°C时间:3-5小时粉末:锌粉+氯化氨+氧化铝粉第2页，共19页观点：有重大问题，不宜推广应用依据如下:1.英国110年前开发的技术；中国1960年试验2.防腐蚀性能不佳盐雾试验96h热镀锌：500-800h3.严重环境污染（粉尘（进出工件时）爆炸危险第2页，共19页依据：4.安装工件困难1）新津新筑公司安装20天拆除2）洛阳设备厂提醒用户工人一年要更换提示：利用反应扩散开发的表面改性技术，有些是存在严重污染，采用粉末方法可以实现很多元素渗入，但是污染空气（pm2.5)应用时要警惕6.市场反应5.废粉末处理？第2页，共19页热模锻技术优势：效率高、“净尺寸成型”减少加工降低成本、节约材料。获得最硬化合物层的表面改性技术:第2页，共19页汽车工业、机械制造、电力、能源建筑等工业大量采用；很多模具造价高、寿命偏低。模具寿命问题第2页，共19页问题1：低碳钢渗碳+淬火是否可行？问题2：氮化钢调质+氮化可否行？如何进行提高模具寿命“设计”？模具材料要求性能分析（采用表面技术最合理）1）较高温度下工作200-500℃2）反复接触高温、交变载荷、热疲劳；3）反复冲击心部韧性好、剧烈磨损表面硬度高4）表面容易氧化、发生氧化磨损常用材料5CrMnMo淬火+500-600℃回火；寿命偏低第2页，共19页近年中国模具行业开始盛行；80年代开始研究V-C；Fe-V相图四TD法（thermaldiffusioncarbideCoationprocess）盐浴渗金属(最硬的表面技术)相图分析：活性V原子扩散溶入奥氏体中，如有足够碳原子，高温易与钒结合成V-C化合物;温度多少最好？第2页，共19页硼砂加热熔化700℃左右成液体加入Fe-V粉末加热温度：1100°C左右（V溶解度最大）时间3-4小时；20微米左右化合物层工件进入液体中V渗入，利用基体中碳与V反应，基体碳向表面逆扩散形成化合物TD工艺过程第2页，共19页组织与性能分析金相组织与显微硬度测定；电镜分析结果当时认为实际应用价值太低为什么？HV2000以上；耐磨性高于渗硼30倍以上；高于氮化50-70倍以上实用化工艺中最硬的化合物层第2页，共19页采用模具钢;模具制造工艺路线设计：2.罐子与硼砂反应很容易损坏近年中国模具行业流行？江浙一代模具厂高薪聘请技术人员问题1.无法制造出合格的模具：为什么？当时认为TD法实用化存在问题模具钢下料—机加工成模具–淬火+回火（保证心部性能尤其韧性）--TD处理（900-1000℃）破坏心部性能。下料—机加工成模具–--TD处理---淬火+回火（保证心部性能）（快冷残余应力、表面化合物层开裂）第2页，共19页工艺路线：下料－机加工成型－ＴＤ处理空冷（表面硬化且心部成Ｍ）－－回火罐子采用内层碳化硅＋外层不锈钢；或直接采用耐火材料制成的盐浴炉C0.34;Mn0.39;Si0.91Cr5.1Mo1.34V0.91TD法实用化原因—合理“系统设计”H13热模具钢ＣＣＴ大大右移、淬火加热温度1080°左右、正好是TD法温度。空冷得到马氏体大幅度减少残余应力第2页，共19页关于TD法应用的个人观点1应用空冷马氏体钢提高硬度（不限于模具钢）2应用硬质合金刀具提高“加工中心”的刀具性能3问题：Fe-V粉末沉底；需要搅拌；废盐如何处理？第2页，共19页反应扩散一般得到的化合物层在10-30微米范围为什么会得到如此厚的Fe-B化合物层？90年代粉末法超厚渗硼铝共渗技术:多厚？五.创新设计案例950-1050℃;3-4小时4-5毫米第2页，共19页创新设计举例：表面技术确实是系统设计型的技术作业题：1.某厂制作一种耐磨件,材料选择工业纯铁.按设计要求表面硬度要达到HV2200,已知：渗氮处理得到铁氮化合物，其硬度为HV500-600,渗硼处理的都铁硼化合物，硬度HV1800-2000.渗钒处理得到碳化钒，其硬度为HV2000-2400.问如果在渗氮,渗硼,渗钒三中表面处理工艺中选择,哪一种可以达到设计要求?为什么?作业题：2.T10钢渗钒后表面得到VC化合物层根据X光衍射卡片查出VC：立方晶系；点阵常数0.43nm,一个点阵内有4个化学式。分析渗钒后表面是压应力还是拉应力？基体按照纯铁计算比容。