固体粉末包埋扩散渗铝技术简介-渗铝车间.pdf

渗铝最新技术——固体粉末包埋扩散渗铝技术
第一部分固体粉末包埋扩散渗铝技术简介

1、固体粉末包埋扩散渗铝技术在我国的发展
固体粉末包埋扩散渗铝技术早在40年代就已出现，50年代由原苏联传入我国，由于该项技术工艺复

杂，渗铝成本较高，我国仅在军工等行业有少量应用。美国、日本等国家从60年代末期开始研究将固体

粉包埋扩散渗铝材料用于石化行业的受压元件，以解决加工高硫原油的设备腐蚀问题和材料高温氧化问

题。采用固体粉末包埋扩散渗铝技术加工的渗铝材料除具备渗铝钢的抗高温氧化和耐腐蚀等特性以外，还

具有良好的再加工性和焊接性能。这就为渗铝材料的应用拓宽了道路。

我国于90年代初开始研究将用固体粉末包埋技术加工的渗铝材料批量用于石化设备内构件，经过十
多年的研究和实验。固体粉末包埋扩散渗铝技术水平有了很大的提高。应用范围也从设备内构件填料向热

交换器管束、工艺管道和加热炉管方向发展。

2、固体粉末包埋扩散渗铝的概念

固体粉末包埋扩散渗铝工艺是将被渗工件和固体粉末渗铝剂，按一定要求装入一个特制的箱体内密
闭，放进加热炉内，按一定的要求加热、恒温，在加热过程中渗铝剂内发生一系列的化学反应、使渗剂中

的铝原子活化、从而将铝原子渗透（扩散）到钢表层基体内，在钢表层基体内形成一层铁铝合金的过程。

（见下图）

1—加热炉2—渗剂3—渗箱4—工件5—端盖和排气装置

3、渗层的组织与铝含量的关系。

根据铁铝合金状态图，随着渗层中铝含量的增加、在渗层中依次出现铝在α铁中的固熔体、Al、
Fe3
FeAl、FeAl和少量的Al及等。渗层组织及铝含量有以下对应关系。
2Fe25FeAl3
（1）渗层表面主要成份是和少量的Al及Al，这层的铝含量在45%（）左右
FeAl2Fe25Fe25wt
（2）第二层主要成份是C相，灰色棒状。
Al43
（3）第三层主要成份是FeAl，这层铝含量32%（wt）左右。

1
（4）第四层主要成份是Al，这层铝含量在14%以下。
Fe3
（5）第五层Al在α铁中的固熔体，铝含量在10%（wt）以下。
（6）第六层为贫碳区。

（7）第七层为富碳区。

渗铝层分为以上七层仅为理论上的表述，在实际上有些层可能不存在、有些即使存在层间也没有明显

界限。（见金相照片）

4、固体粉末渗剂的制备与作用

将多种金属与非金属材料按一定比例配好，在特定的环境下冶炼成合金、然后将此合金磨成200～

300目的粉末，这种合金粉末称为渗铝剂。其作用有以下四个：一是做为热载体，使被其包埋的工件均匀

受热；二是做为填充材料、严密充满工件与工件，工件与渗箱间的所有空间，使工件无法变形；三是此渗

剂具有除去工件表面浮锈功能，当加热到一定温度时渗剂中的某些成份与工件上的氧化铁发生化学反应，

除去工件上的锈；四是渗剂与混合其中的铝粉、催渗剂等在加热过程中发生反应，使铝原子活化达到进入

钢表面基体的条件。此渗剂为渗铝技术的核心。新型固体粉末包括扩散技术与传统的技术有以下几个不同

点：一是工件不需酸洗除锈。在生产过程中无酸性污染物排放；二是渗剂使用期长，有效地降低了生产成

本；三是渗铝过程中，无须气体保护，操作简单。

新型固体粉末包埋扩散渗铝技术与传统渗铝技术相比有以下几个特点:

a.渗剂长期使用，置换量少。

2
b.被渗工件不用除锈，减少环境污染。
c.渗铝过程中无须气体保护。

d.专用设备结构简单、操作方便。

e.渗铝质量指标可灵活调节。

f.渗剂不粘工件，工件表面光洁。
g.被渗工件主要机械性能变化较小，可进行拉伸、弯曲和焊接。h.工件尺寸渗后基本无变化。

5、固体粉末包埋扩散渗铝工艺
我们开发的新型固体粉末包埋扩散渗铝技术，经过几年的大规模工业化生产和改进，现在此项技术与

世界发达国家渗铝技术处在同一个水平上。我们的产品与国外同类产品相比售价低50%左右，因此，用这
项技术生产的产品在国内外都有一定的竞争能力。1.主要工艺过程将多种金属在特定工艺条件下冶炼

成合金→将合金磨成粉末（以下简称此粉末为渗剂）→渗剂与一定量的铝粉、催渗剂充分混合→将被渗

工件与渗剂按一定规则一起装入一钢制渗箱内密封→渗箱进加热炉按一定工艺曲线加热、恒温、降温→冷

却到一定温度渗箱出炉→冷却到室温工件渗剂出渗箱→工件清理、检查、调直→渗剂回收再次使用。

3

6、渗铝层的主要指标

渗层表面铝含量:25-40%（wt）以上渗层表面硬度:HV300～600渗层厚度:不小于0.15mm
0.05
（附：检验报告）

4

铝含量沿渗层垂直分布曲线

5