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2023年12月17日发(作者：人体必备常量元素)
TD工艺简介
熔盐碳化物覆层工艺是在硼砂熔盐中渗入一些金属元素的处理工艺，可在钢铁表面获得一系列高硬度碳化物层。其中主要包括铬、铌、钛、铱、钽的碳化物覆层。我国习惯上称之为熔盐渗铬、渗钒、渗钛、渗铌等。为突出其优异效果的神秘性，也简称为TD工艺。
其实，本工艺设备简单，操作方便，所获得的碳化物层具有极高硬度，可达HV2600~3600（渗硼 HV1200~1800，PVD、PCVD HV2000左右），因而具有优异的耐磨性、耐蚀性， 越来越得到工模具领域的应用。
1 熔盐碳化物覆层工艺及碳化物覆层相结构
熔盐碳化物的工艺方法及覆层相结构见表1 。
▼表1 碳化物覆层的工艺方法及覆层相结构
T12钢Cr-Ti 碳化物覆层的金相组织见图1 。
▲图1 T12钢Cr-Ti 碳化物层金相组织 500X
2 碳化物覆层的形成及影响因素
2.1 碳化物覆层的形成机理
熔盐碳化物覆层通过三个过程形成：
2.1.1 熔盐中有能够产生碳化物形成元素 Cr、V 、Ir、Ta或Nb等活性原子的成分。
2.1.2 活性原子在工件表面吸附，并与碳原子反应形成碳化物，工件表面含碳量因此而降低。
2.1.3 工件心部与表面的碳存在浓度差，碳原子不断向表面扩散，继续与吸附在表面的活性Cr、V 或Nb金属原子反应形成碳化物覆层并不断增厚。
2.2 碳化物覆层形成的影响因素
2.2.1 温度和时间
碳化物覆层的厚度δ（cm）与处理时间t（s）及温度T（K）之间的关系为：
δ=K0exp（-Q/RT）
式中K0及Q值见表2、表3 。
▼2 不同钢材在熔盐碳化物覆层处理中的K0和Q值
▼3 不同钢材在熔盐 Cr 碳化物覆层处理中的K0和Q值
2.2.2 钢中含碳量的影响
在其他条件相同的情况下，钢中的含碳量越高，形成的碳化物覆层的厚度越厚，见图2 。
▲图2 基体含碳量对VC覆层厚度的影响
3 碳化物覆层工艺适用的钢种及覆层处理后的热处理
含碳量w（C）＞0.4%的碳素钢和w（C）＞0.3%的合金钢，原则上都可以进行碳化物覆层处理。工作中承受较大载荷或一定冲击力的零件，覆层处理后应进行淬火、回火处理，以提高基体硬度，防止使用过程中因基体变形而造成覆层塌陷。
经覆层处理后可随即调整至淬火温度后直接淬火。淬火温度低于覆层处理温度的钢种，特别是晶粒粗化趋向较大的钢种如65Mn、40MnB、T8、T11、T12等，为了保证其韧性，可先正火后再进行淬火、回火。
4 熔盐碳化物覆层的应用
熔盐碳化物覆层工艺可在耐磨抗蚀零件上应用。特别是应用于工模具，将大幅度提高其使用寿命，普通碳钢、低合金钢经熔盐覆层工艺处理后可替代部分高合金工模具钢、不锈钢等各种使用。应用举例见表4，应用效果见表5 。
▼表4 熔盐碳化物覆层工艺应用举例
▼表5 熔盐碳化物覆层工艺应用效果举例
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