鋼的滲碳是化學(xué)熱處理中應(yīng)用最普遍的一種方法，滲碳方法一般分為固體法、氣體法、液體法等。但無(wú)論哪種方法，滲碳總是通過(guò)氣相進(jìn)行的。固體法作為最古老的方法之一，現(xiàn)仍有應(yīng)用，主要是設(shè)備簡(jiǎn)單，便于操作，尤其適用于單件小批量生產(chǎn)及修復(fù)滲碳。膏劑法滲碳其實(shí)是固體滲碳法的延續(xù)，具有滲速較快、節(jié)約滲劑、操作簡(jiǎn)單、成本低廉，尤其可實(shí)現(xiàn)局部滲碳，但同時(shí)往往又存在滲入不均勻、不穩(wěn)定、不易控制的缺點(diǎn)，因而限制了膏劑法紀(jì)的應(yīng)用。本試驗(yàn)的目的是通過(guò)在膏劑滲碳涂層的外面再涂覆一層保護(hù)涂料，試圖克服膏劑在加熱固化過(guò)程中的氧化、開(kāi)裂、碳的外逸損耗現(xiàn)象，進(jìn)而現(xiàn)實(shí)可靠的膏劑滲碳。
滲碳膏劑是由固體滲碳劑碾成粒度為目粉末后，加入粘結(jié)劑調(diào)成糊狀膏劑，粘結(jié)劑為日常用膠水及水玻璃溶液兩種。保護(hù)性涂料配方分別為①棕剛玉粉+納土+粘結(jié)劑；②石英粉+石墨粉+納土+粘結(jié)劑；③鐵粉+Al2O3+硅溶膠；④耐火粘土+水玻璃。滲碳膏劑和保護(hù)涂料的涂覆方法為：先將待滲試樣表面清理干凈，依次將滲碳膏劑和保護(hù)層涂刷在試樣表面上，待自然干燥后在100～150℃下烘干。并采用如下方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)：（a）涂滲碳膏劑后直接滲碳；（b）涂滲碳膏劑后再外涂保護(hù)涂料直接滲碳；（c）涂滲碳膏劑后，埋入舊滲碳劑中密閉滲碳；（d）涂滲碳膏劑后，再加保護(hù)涂料埋入舊滲劑中密閉滲碳。滲碳工藝都為920℃保溫5h，然后再進(jìn)行不同的滲后熱處理：800℃加熱淬火+200℃×1h回火，及先900℃淬火，再800℃加熱淬火+200℃×1h回火。并試驗(yàn)了滲碳膏劑涂層厚度對(duì)滲碳層深度的影響，及不同滲后熱處理對(duì)滲層耐磨性的影響。
幾種試驗(yàn)方法的滲碳結(jié)果及涂料情況分析：涂滲碳膏劑后不涂保護(hù)涂料的試樣，無(wú)論是直接滲碳（方法（a））。還是裝箱埋入舊滲碳劑中滲碳（方法（c）），試樣的滲碳層深極淺，主要是高溫下滲碳涂層與氧作用形成CO2逸出，工件表面形不成一定的碳勢(shì)所致。采用（b）即加涂保護(hù)涂料后直接滲碳，無(wú)論采用哪種保護(hù)涂料，其保護(hù)效果都不十分理想，出現(xiàn)滲層深度不均勻現(xiàn)象。經(jīng)觀察分析認(rèn)為，雖然滲碳膏劑外加涂一層保護(hù)性涂料，但在高溫下加熱固化時(shí)，局部出現(xiàn)裂紋或固化結(jié)殼后不具備氣密性，在保護(hù)層內(nèi)形成不了一定的碳勢(shì)均勻性差，致使?jié)B層深度及其均勻性受到影響。采用方法（d）時(shí)，無(wú)論采用哪種保護(hù)涂料，其外表面均未發(fā)現(xiàn)裂紋，主要是高溫加熱時(shí)，舊滲劑的顆粒對(duì)保護(hù)涂料的外層起到了支撐作用，防止了固化過(guò)程中的堆積、開(kāi)裂現(xiàn)象，但1號(hào)、2號(hào)保護(hù)涂料的保護(hù)效果仍不耐高溫，但形成的堅(jiān)硬外殼透氣性好，達(dá)不到氣密性作用，無(wú)法防止碳的外逸。3號(hào)、4號(hào)保護(hù)涂料的效果最為穩(wěn)定可靠，其中3號(hào)保護(hù)涂料中的Fe粉與Al2O3在高溫下形成燒結(jié)產(chǎn)物，有較高的強(qiáng)度，不易開(kāi)裂；4號(hào)保護(hù)涂料中耐火粘土質(zhì)細(xì)，混合后細(xì)膩粘稠，燒結(jié)后其強(qiáng)度亦較高，不易開(kāi)裂。使用（d）方法，并外涂3、4號(hào)保護(hù)涂料，測(cè)試滲碳膏劑涂層厚度對(duì)滲碳層深度的影響，得出了涂層厚度與滲層深度之間的關(guān)系曲線。
當(dāng)涂層厚度＜4mm時(shí)，隨涂層增加、滲層深度增加較快，而當(dāng)涂層厚度在5mm左右時(shí)，滲層增加不明顯，即涂層在5mm左右時(shí)，工件表面已形成一穩(wěn)定的碳勢(shì)，再增加涂層，碳勢(shì)不會(huì)明顯提高。滲碳膏劑厚度5mm，外涂3號(hào)、4號(hào)保護(hù)涂料，埋入舊滲劑中于920℃保溫5h試樣的形貌，滲層深度為1.0mm，與固體滲碳法相近。采用（d）方法并外涂3、4號(hào)保護(hù)涂料滲碳后，經(jīng)不同熱處理（800℃加熱淬火+200℃×1h回火，及先900℃淬火，再800℃加熱淬火+200℃×1h回火）試樣淬回火后的硬度都在60～62HRC之間，無(wú)明顯差別，隨后進(jìn)行磨損試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩次淬火試樣的耐磨性優(yōu)于一次淬火試樣的耐磨性。雖然二者硬度上無(wú)明顯差別，但兩次加熱淬火中的第一次加熱淬火細(xì)化了組織，并使?jié)B碳時(shí)形成的網(wǎng)狀碳化物破碎和溶解，這樣細(xì)化的組織加上細(xì)粒狀的碳化物，使耐磨性能得到了提高。
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