钢铁的热浸渗铝是用热扩散方法在钢铁表面获得铝铁合金层的表面保护工艺。铝铁合金层具有良好的耐腐蚀性能,特别是在高温条件下的耐氧化和耐腐蚀性能较为优异。Q235钢渗铝后虽然也具有较好的高温抗氧化性,但因为在高温下渗铝层Al元素和Fe元素的互扩散,最终会导致渗铝层的失效。这严重影响了碳钢渗铝的应用。针对这一问题,本文选择在Q235基体表面进行渗铬预处理,来延缓Al元素和Fe元素的互扩散,进而延长渗铝钢的使用寿命。Q235钢是低碳钢,我首先采用盐浴渗氮预处理,然后再进行低温复合盐浴渗铬来制备陶瓷型扩散阻挡层(CrN)。制备扩散阻挡层后,采用一浴法在750℃×10min热浸渗铝及900℃×3h扩散。扩散后渗铝层的组织发生了明显的变化。随后对渗铝试样进行800℃×36 d高温循环氧化实验,来验证预处理盐浴渗铬的作用。高温循环氧化的实验结果表明:循环氧化过程中,在无渗铬预处理的条件下,渗层组织发生了明显的变化。氧化前渗层中有少量空洞,随着氧化的进行,空洞聚集长大,形成孔洞或裂纹。次外层与过渡层界面上产生波浪线状空洞带,随着时间的延长,逐渐转变成平直状缺陷。循环氧化前渗层外层主要由Fe2Als相和少量FeAl2、FeAl相组成,内层主要由FeAl相和Al在Fe中α固溶体相以及少量Fe3Al相组成。随着循环氧化的进行,Al原子向基体扩散和Fe原子向渗铝层扩散,渗铝层外层的Fe2Al5、FeA12以及FeAl相逐渐转变成Fe3Al相。渗铝层外层的厚度降低,渗铝层内层厚度增加且分为两层,一层由Fe3Al相,另一层由Al在Fe中α固溶体相组成。在有渗铬预处理的情况下,高温循环氧化前后,渗铝层的组织变化不明显。循环氧化前,渗铝层中也有少量的空洞,随着循环氧化的进行,空洞的数量增多,发生了一定程度的聚集长大,但没有孔洞。在次外层和内层之间也没有出现波浪线状空洞带。循环氧化前的物相和无渗铬预处理的情况相同,但是随着循环氧化的进行,渗铝层的物相没有发生明显的变化。这说明渗铬预处理对Al原子和Fe原子的互扩散起到了一定的阻碍作用。有无渗铬预处理,渗铝层的氧化动力学曲线变化趋势大致相同。只不过在有渗铬预处理的情况下,在早期的循环氧化中增重较大,但是遵循氧化增重规律,到了循环氧化后期氧化动力学曲线平稳波动。有渗铬预处理的渗铝层的组织稳定性比无渗铬预处理的情况要好。在无渗铬预处理的情况下,热浸渗铝的Q235钢在氧化30天失效,而在有渗铬预处理的情况下,热浸渗铝的Q235钢在循环氧化36天依然具有良好的抗氧化性。这说明渗铬预处理减缓了 Al原子向基体内扩散和Fe原子向渗铝层的扩散,延长了渗铝层的使用寿命。