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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、PCVDHV2000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1T12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