渗铬是将铬元素渗入金属制件表面的化学表面热处理工艺。有填料埋渗法(又称固体法、粉末法)、气体法、熔盐法 (又称液体法)、真空法、静电喷涂或涂 敷热扩散法渗铬等。高温合金渗铬后 能提高抗氧化、抗高温热腐蚀和低温 热腐蚀性能，用于燃气轮机涡轮部件。渗铬后的钢制件可提高耐大气腐蚀，耐硝酸及其蒸气腐蚀性能。碳钢模具渗铬后具有良好的抗蚀和耐磨损性能。为了提高工件心部强度，改善其他机械性能，在渗铬后需进行正火或淬火、回火处理。对心部强度要求不高的低碳钢渗铬件和渗铬钢带等，渗后不需要进行热处理。

渗铬是合金表层被铬扩散饱和的过程。

渗铬主要有气体渗铬、液体渗铬和固体渗铬、真空渗铬等。渗铬主要适用于高、中碳钢。渗铬层具有优良的耐磨、耐蚀和抗高温氧化性能。渗铬适于以下工况的零件：①磨损，包括气蚀磨损和在高、低温浸蚀磨损条件下的磨损；②引起化学腐蚀的介质工况；③引起电 化学腐蚀的介质工况；④受机械疲劳、热疲劳和腐蚀疲劳的作用；⑤受磁场作用。

表1是经渗铬、氮化和渗碳的钢和铸铁(187～ 192HB)在干摩擦时的耐磨性比较。

注：压力2000MPa，被试验试样往复行程数77次，铸铁试 样的运动速度32.4m·min。

钢中的含碳量越多，渗铬层的显微硬度越高，耐磨性越好，图1是1000℃×6h气体渗铬后钢中碳含 量对相对耐磨性和显微硬度的影响。

图1：用非接触法气体渗铬(1000℃×6h)后钢的相对耐磨性ε和显微硬度Hm与含碳量的关系

εB，εP为在蒸馏水和0.5% K2CrO4的水溶液的条件下摩擦时的耐磨性

在中性盐浴中T12钢的渗铬层和淬回火GCr15 钢的耐磨性列于表2。盐浴成分为BaCl2+ Na2B4O7+渗铬剂+活性剂，处理工艺：1000℃×4h。 由于渗铬层硬度高，摩擦系数小，故具有优良耐磨性。

渗铬可明显改善工模具的使用性能，表2是螺丝攻的耐磨性试验结果。

注：试验机MM-200，F=100N，n=210r·min，配对件：硬质合金。

①沿齿的整个侧面磨损；②仅沿齿的前沿磨损，重磨后可再用。

渗铬的工艺有有填料埋渗法(又称固体法、粉末法)、气体法、熔盐法 (又称液体法)、真空法、静电喷涂或涂 敷热扩散法渗铬等。

固体渗铬

(1) 固体渗铬的工艺过程

1) 模具零件的固体渗铬是在渗铬罐内进行，把模具埋在渗铬剂内，加 热到1050℃～1100℃，保温5～10h，然后随炉冷至600℃，出炉空冷。渗铬罐用不锈钢或耐热钢制成。模具装箱后，先盖上内层箱盖，经300℃烘烤 40～60min，使NH4Cl部分分解，排除渗罐内残留空气，然后立即用水玻璃耐火泥封住内层箱盖，并在80℃以下烘干，内外层间用铸铁屑填满，以减少和防止渗剂和试样氧化，再以耐火泥封好外层箱盖。渗铬层厚度为0.02～0.04mm，表面硬度1300～1500HV。

2)模具工件渗铬前需除净其表面油污、锈斑后与渗剂一起放入罐中，工件间距大于1 mm，工件上面的覆盖层应较厚，工件罐密封后在电炉中升温，于200℃左右焙烘，缓冷后再次加固密封，升温到渗铬温度，并保温 (5～10h)后，将工件罐取出空冷，到室温后取出工件可用加热的Na2CO3液体清洗。需热处理的模具重新加热淬火。

3) 固体颗粒渗铬剂市场上有供应，铬铁粉的粒度和Al2O3粉粒度均为 0.075～0.150 mm。但渗铬剂一般都是自行配制。常用的配方为：50%铬粉、2%氯化铵、48%氧化铝。使用前氧化铝粉需经1100℃～1200℃ 焙烘。市场上销售的颗粒状渗铬剂是上述3种成分混匀后加入黏结剂，制成颗粒状，低温烘干，使用时比自配的粉末方便，劳动条件也较好。粉末渗铬剂可重复使用，但重复使用时，需外加20%NH4Cl与5%～15%新剂 料。固体渗铬的工艺与配方见表4。

(2) 固体渗铬的应用实例

固体渗铬层厚、无孔、与基体结合牢固，渗层光洁、致密，且可以在 形状复杂的工件上得到均匀的渗层。模具经渗铬后可显著提高模具寿命。

例如，3Cr2W8V钢热作模具1050℃×15h渗铬，渗铬后550℃×1h预 热，1050℃加热后淬入热油，冷至100℃～200℃后用沸腾的Na2CO3液体清洗。上冲头于550℃×3h (冲头顶部先于650℃×0.5h回火) 空冷到室温 后再180℃×2h回火；下模650℃×3h回火。模具使用寿命较常规热处理 提高7～8倍。

例如，9CrWMn钢壳引伸模，原来使用寿命为1000次，就产生拉毛磨 损现象，后经渗铬处理，使用寿命延长到10万次。

气体渗铬

气体渗铬将工件放于密封渗铬罐内，抽真空，加热，把干燥氢气 (或氩气)，通过浓盐酸得到HCl气体后引入渗铬罐，在罐的进气口处放置铬铁粉。在980℃～1100℃高温加热时，铬铁粉与HCI生成氯化亚铬气体。 当生成的氯化亚铬气体掠过零件表面时，通过4～8h的置换、还原、热分解等反应，在零件表面沉积铬，从而获得渗铬层。

气体渗铬速度较快，但氢气容易爆炸，氯化氢具有腐蚀性，故应注意 安全。一般采用半真空渗铬法。将铬粒或铬铁颗粒先装入渗铬罐真空室， 抽真空。加热升温到980℃～1100℃渗铬，保温8～12h后，随炉冷至 250℃出炉空冷，清洗后进行最终热处理。

气体渗铬适用于大规模生产，固体渗铬适用于单件生产，涂敷渗铬适 用大型设备渗铬，盐浴渗铬方便易行。

无论是粉末法或盐浴、熔盐法渗铬，处理温度都较高，可达1000℃～1150℃，因此模具在渗铬后需进行正火或淬、回火，以改善其心部组织性能。近年来还出现各种快速渗铬的研究，例如真空渗铬; 膏剂高频加热渗 铬; 在活性粉末混合物中快速渗铬等。

盐浴渗铬

盐浴渗铬是以二氧化铬为供铬剂、铝或硅钙稀土等为还原剂，加入硼砂熔盐中，经加热保温，可获得15～18 μm的渗铬层。具有优良的耐磨性、 抗高温氧化性和耐磨损性能。适宜于碳钢、合金钢和镍基或钴基合金工件 的表面强化处理。

(1) 盐浴渗铬工艺

盐浴渗铬在坩埚内进行，较固体渗铬方便易行。盐浴渗铬渗剂的成分 配比一般为 (质量分数) Cr2O3粉10%～12%，Al粉3%～5%， Na2B4O785%～90%。处理工艺温度为1000～1050℃，保温6～8h。其成分 和工艺见表5。

渗铬后可直接淬火，或冷却后重新加热淬火。回火后，再清理表面。

(2) 盐浴渗铬与材料的关系

盐浴渗铬对不同材料渗铬层厚度及硬度比较见表6所示。

注： 950℃×4h; 配方渗剂： 15%Cr2O3+12.5%稀土硅镁+72.5%硼砂。

(3) 盐浴渗铬的应用

①中、高碳钢及合金钢渗铬后，形成高硬度、高耐磨性、高耐蚀性和 抗高温氧化性的铬碳化合物层，表层硬度分别可提高到1300～1500 HV或 1700～1800 HV。耐磨性、抗磨粒磨损性能优良。例如，45钢渗铬处理后 比调质态的磨损量降低95%左右。

②高碳钢或中、高碳合金钢冷、热作模具应用比较广泛。

a. H13钢制造铝型材热挤压模，经盐浴渗铬后，在表面形成了 5～6 μm的碳化铬层，且在次表层呈贫碳区，形成软带。这样的复合组织， 使模具使用寿命有很大提高。

b.若H13钢热作模具先经930℃×4渗碳，再经980℃×4盐浴渗铬 (盐浴配方用表9-17中第7种) 后，次表层有了足够的含碳层并有利碳化 铬层的形成。模具经渗碳、渗铬后淬火、回火，模具使用寿命较原渗氮模 具使用寿命提高50%以上。

c. T8A钢制造的罩壳拉伸模，经常规热处理，每拉伸100～200件需修磨一次，但经渗铬处理后，可拉伸1000件以上。

真空渗铬

真空渗铬是将工件与粒度为3～5mm的纯铬一起放在炉罐中，真空度达到0.013Pa时，开始升温渗铬，温度为1100～1150℃。铬在真空和高温下要蒸发，形成气相铬，蒸发的铬被工件吸附而进行渗铬。如1150℃×12h，20钢渗铬层深度为300μm，T12钢为10μm，保温后炉冷至250℃以下出炉。

提高硬度和耐磨性能

在铬碳化合物中，M23C6硬度在HV1300～1400范围，且该碳化物层易处于拉应力状态。而M7 硬度随成分有所变化，在HV1800～2300范围内，且有较高的韧性，渗铬后处于压应力状态。因此获得这种碳化物渗层有较好的性能．高温渗层的硬度都在HV2000—2400范围，而低温渗层一般在HV1200～1700范围。

对钢来说，基体中碳化物的成分、类型、形状、大小和分布状态对其耐磨性均有影响，其中以碳化物的硬度和数量的影响为最大。渗铬层中的铬碳化合物有很高的硬度，并且含量大且比较致密，所以一般都有较好的耐磨性能。

提高抗蚀性热硬性和抗高温氧化性

渗铬的一个主要特点是有较高的抗蚀性能，渗层形成了一层致密铬碳化合物层，它具有很好的耐蚀性，但是渗铬层的抗蚀性对不同的介质则表现出不同的抵抗能力，如各种钢渗铬后对硝酸的抗蚀性均很好，对盐酸的抗蚀性则很差。

高碳钢渗铬得到的铬碳化物层具有良好的热硬性，在800%以下能保持高硬度。但是单纯渗铬的高碳钢在高温长时间工作将导致渗铬层的铬向钢心部再扩散，从而导致渗层表面硬度的下降。为了防止铬的再扩散，可采取复合渗减缓铬的再扩散过程。

渗铬和以其为主的共渗和复合渗都能提高抗高温氧化性，其中铬铝共渗比单纯渗铬或渗铝具有更好的抗氧化性和抗蚀性，适用于钢铁、镍基合金、钴基合金等。铬铝硅三元共渗可获得更好的高温抗氧化性、高温抗蚀性和热疲劳抗力。