Metallien kemiallinen lämpökäsittely - metallisten (ja joissakin tapauksissa ei-metallisten) materiaalien kuumentaminen ja altistaminen korkeissa lämpötiloissa kemiallisesti aktiivisissa väliaineissa (kiinteissä, nestemäisissä, kaasumaisissa).
Suurimmassa osassa tapauksista kemiallis-lämpökäsittely suoritetaan tuotteiden pintakerrosten rikastamiseksi tietyillä alkuaineilla. Niitä kutsutaan kyllästyselementeiksi tai kyllästyskomponenteiksi.
CTO:n seurauksena muodostuu diffuusiokerros eli pintakerrosten kemiallinen koostumus, faasikoostumus, rakenne ja ominaisuudet muuttuvat. Muutos kemiallisessa koostumuksessa aiheuttaa muutoksia diffuusiokerroksen rakenteessa ja ominaisuuksissa.
Kyllästyselementistä riippuen erotetaan seuraavat kemiallis-lämpökäsittelyprosessit:
Vain perinteiset kyllästysprosessit ovat saaneet laajan teollisen sovelluksen: nitraus, hiiletys, nitrohiiletys, syanidointi. Sinkkipinnoitusta, aluminointia, boridointia, kromausta ja silikonointia käytetään paljon vähemmän.
Käytännössä suurimmassa osassa tapauksia rautapohjaiset seokset ( teräkset ja valuraudat ) altistetaan CHTO:lle, harvemmin tulenkestäviin metalleihin pohjautuvat seokset , kovametalliseokset ja vielä harvemmin ei- rautametalliseokset , vaikka melkein kaikki metallit voivat muodostaa diffuusiokerroksia suurimman osan D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän kemiallisten alkuaineiden kanssa .
Minkä tahansa CTO-prosessin toteutuksen aikana tuotteet kestävät tietyn ajan kyllästymislämpötilassa kyllästävän väliaineen ympäröimänä . Kyllästysaineet voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia.
Olemassa olevat kemiallis-termisen käsittelyn menetelmät voidaan jakaa kolmeen pääryhmään: kyllästyminen kiinteästä faasista (pääasiassa jauhetäytteistä), kyllästyminen nestefaasista ja kyllästyminen kaasufaasista (tai höyrystä). CTO-menetelmä ionisoiduissa kaasuissa (CTO hehkupurkausplasmassa ) on erityisen erottuva. Kyllästymisellä tahnoista (pinnoitteista) on erityinen asema (koostumuksesta, pinnoitteen koostumuksesta ja kemiallis-termisen käsittelyn lämpötila-aikaolosuhteista riippuen se pyrkii johonkin yllä olevista kyllästysmenetelmistä)
Tällä hetkellä tutkitaan aktiivisesti CTO:n menetelmiä, jotka toteutuvat, kun pinta altistetaan keskittyneille energiavirroille.
Piirustusesimerkin merkintä: Sementti h 0,8...1,2 tai h1,0+/-0,2 tai h = 0,8...1,2; HRC56...62 tai HRC5+/-3.
Missä tahansa XTO-prosessissa reaktiojärjestelmässä tapahtuu tiettyjä prosesseja ja reaktioita . Perinteisesti koko massansiirtoprosessi (kyllästys) CTO:n aikana voidaan esittää viitenä peräkkäisenä vaiheena:
Mutta edes tämä melko yleinen diffuusion kyllästymisprosessin kaavio ei täysin kuvaa CTO:n aikana tapahtuvien ilmiöiden koko monimutkaisuutta.
Diffuusiokerroksen muodostumisen tärkein ehto (välttämätön, mutta ei riittävä) on diffuusioelementin liukoisuus kyllästettyyn metalliin kemiallis-lämpökäsittelyn lämpötilassa. Diffuusiokerrokset voivat muodostaa myös alkuaineita, joiden liukoisuus tyydyttyneeseen metalliin prosessilämpötilassa on alhainen, mutta muodostavat sen kanssa kemiallisia yhdisteitä.
Diffuusiokerroksen paksuus ja siten tuotteen pinnan kovettuneen kerroksen paksuus on kemiallis-lämpökäsittelyn tärkein ominaisuus. Kerroksen paksuus määräytyy useiden tekijöiden, kuten kyllästyslämpötilan, kyllästysprosessin keston, koostumuksen eli tiettyjen seosalkuaineiden pitoisuuden, kyllästyvän alkuaineen pitoisuusgradientin tuotteen pinnan välillä ja kyllästyvän kerroksen syvyydessä.
HTO:ta käytetään seuraaviin tarkoituksiin:
Diffuusio- (pinta-) kerrosten vaaditut ominaisuudet voidaan muodostaa sekä kemiallis-lämpökäsittelyssä (nitraus, kromipinnoitus, booripinnoitus jne.) että myöhemmässä lämpökäsittelyssä (hiiletys, nitrohiiletys).