[科普中国]-浸铝法

简介

使铝元素渗入钢件表面的一种化学热处理工艺。其目的是使表面具有较好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。经过渗铝的钢件，表面形成连续致密的渗层。由Al-Fe相图可知，按表层由表向里形成FeAl3、FeAl、Fe3Al等金属化合物和δ—固溶体(铝固溶后的铁素体)。由于碳会降低Al在钢中的扩散速度，所以渗铝多半用于低碳钢构件。常用于火电厂蒸汽锅炉的水冷壁管、过热器管、省煤器管等。渗铝后的水冷壁管的抗硫腐蚀能力大为增加，用于液态排渣锅炉和其他锅炉可使寿命提高几倍。工业上最常采用的渗铝工艺方法有液体渗铝法、固体渗铝法、气相法、热喷涂扩散法等。钢件渗铝工艺的选择必须结合构件大小、结构特征、对渗层深度要求、使用寿命长短等综合考虑。如大型构件，寿命要求长而表面粗糙度要求一般时，可采用液体渗铝法或热喷涂扩散法。对小型构件，要求渗层薄、粗糙度低时可采用固体渗铝或气相渗铝法。

液体渗铝法又称热浸法。将钢管或铸铁件经预处理后浸入熔融的铝浴内，使其表面被铝元素渗入，并使之达到饱和程度，时间随钢管的管径和壁厚而定，随后按构件运行工况条件选择不进行或再进行扩散退火(对低碳钢温度通常为970℃±10℃)。扩散退火可进一步提高渗层的深度与均匀性。其退火温度愈高则扩散愈快，但温度过高会使低碳钢晶粒长大，降低其力学性能。对于使用在抗大气腐蚀条件下的构件，可不进行扩散退火。液体渗铝工艺步骤一般为：工件表面去油→酸洗→助镀→烘干→热浸铝→扩散退火等。

出炉空冷的工件在放置时应防止出现渗层破坏或变形。液体渗铝工艺简单，生产效率高，易于机械化连续作业，其缺点是渗层表面较粗糙，均匀性差，夹杂物较多，熔铝用的坩埚易被铝液浸蚀，有有害气体污染环境等。在解决了局部防渗铝工艺、渗铝件的焊接工艺以及提高渗铝件处理后的力学性能等问题后，液体渗铝工艺已广泛应用于锅炉管。

固体渗铝法将构件放在固体粉末渗剂中的渗铝工艺。方法是将要渗铝的构件经预处理后放入装满渗剂的铁箱内，加热到900～950℃的温度，保持长时间(按要求渗层深度而定)后随后冷却。渗剂一般为Al-Fe合金粉加催化剂(如氯化铵粉末)。固体渗铝后的构件表面光洁致密，具有良好的抗氧化性。低碳钢管渗铝后可用作工业炉管以代替奥氏体耐热钢，其抗氧化温度可达800～900℃。1