滲碳熱處理是一種化學熱處理方法，主要用於提高金屬表麵的硬度、耐磨性和疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。接下來滲碳熱處理廠小編講解一下關於基本原理如下：
1. 滲碳介質的分解
滲碳過程通常是在含有活性碳原子的介質中進行。常用的滲碳介質有氣體（如天然氣、丙烷等碳氫化合物氣體）、液體（如有機化合物的鹽浴）和固體（如木炭和催滲劑）。
以氣體滲碳為例，當天然氣（主要成分是甲烷）等碳氫化合物氣體通入高溫（一般在 900 - 950℃）的滲碳爐內時，會發生分解反應。以甲烷為例，在高溫和催化劑（如鎳）的作用下，發生如下反應：，反應生成的活性碳原子是滲碳的關鍵元素，這些活性碳原子將參與後續的擴散過程。
2. 活性碳原子的吸附
分解產生的活性碳原子在金屬表麵吸附。金屬表麵原子由於其不飽和的化學鍵，具有吸附外來原子的能力。當活性碳原子運動到金屬表麵時，會被金屬表麵原子吸附。
這種吸附是基於原子間的相互作用力，包括物理吸附和化學吸附。物理吸附是一種較弱的吸附力，主要是由原子間的範德華力引起的；化學吸附則是活性碳原子與金屬表麵原子形成化學鍵，這種吸附相對較強，為後續碳原子的擴散提供了基礎。
3. 碳原子的擴散
吸附在金屬表麵的活性碳原子在濃度梯度的驅動下向金屬內部擴散。在滲碳溫度下，金屬原子的晶格振動加劇，形成許多空位和間隙位置，為碳原子的擴散提供了通道。
由於金屬表麵的碳原子濃度高，而心部碳原子濃度低，根據菲克第一定律（，其中是擴散通量，是擴散係數，是濃度梯度），碳原子會從高濃度的表麵向低濃度的心部擴散。擴散係數與溫度密切相關，溫度越高，擴散係數越大，碳原子擴散速度越快。
隨著時間的延長，碳原子不斷向金屬內部擴散，在表麵形成高碳層，並逐漸向心部過渡，形成碳濃度梯度分布的滲層。
4. 後續組織轉變
滲碳後的金屬零件，其表麵碳濃度較高，在隨後的淬火和回火過程中，會發生組織轉變。由於表麵碳含量增加，淬火後表麵組織可以獲得高硬度的馬氏體組織。
馬氏體是碳在 α - Fe 中的過飽和固溶體，其硬度主要取決於碳含量。滲碳淬火後的表麵硬度可達到 HRC58 - 64，而心部由於碳含量較低，淬火後仍保持較好的韌性，得到低碳馬氏體或其他韌性組織，如珠光體和鐵素體。這種表麵高硬度、高耐磨性，心部良好韌性的組織狀態，使得滲碳熱處理後的零件能夠承受較大的衝擊載荷和摩擦磨損，廣泛應用於齒輪、軸類等機械零件。
