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利用某種元素的固態擴散滲入，來改變特種合金表面層的化學成分，以實現表面強化的方法稱為表面化學熱處理強化，也稱為擴散熱處理。包括滲碳及碳氮共滲、滲氮及氮碳共滲、滲硫及硫氮碳共滲、滲鉻、滲鋁及鉻鋁硅共滲、石墨化滲層滲硼、滲金屬等，種類繁多、特點各異。滲入元素或溶入基體金屬形成固溶體，或與金屬元素結合形成化合物。滲入元素既能改變表面層的化學成分，又可以獲得不同的相結構。其中滲碳、滲氮等離子化學熱處理方式可以改變了特種合金鋼零件或構件表面狀態，提高耐磨、耐蝕、耐熱性能而應用較為廣泛。

離子處理真空爐體

離子化學熱處理設備的真空爐體主要有兩大類。一是水冷雙層爐壁，可分為鐘罩式、立式、井式多種規格，內置1～2層隔熱屏（低碳鋼、不銹鋼或鋁合金制造），功率l0～500kW、有效加熱區直徑300～1700mm、高400～4000mm這種爐型結構簡單、造價低、組合方便，但能耗較大、溫度均勻性較差、無法控制工件處理后的冷卻速度，該爐型主要用于離子滲氮處理

離子化學熱處理電源

實際應用較多的仍然是直流電源，電壓0～1000V連續可調，滅弧系統主要采用限流電阻加上LC振蕩滅弧，少數采用電子開關，但由于直流電源的固有特性，明顯存在一些不足：滅弧較慢，易燒蝕工件；由于空心陰極效應，引起狹縫和小孔過熱；無功損耗較大；工藝參數不易調節；對電網干擾較大。脈沖電源的開發和應用促進離子化學熱處理技術發展。目前，脈沖電源的最大峰值電流已達300A，輸出電壓0～1500V，脈沖頻率10～20kHz，導通比0.15～0.8連續可調，滅弧時間＜10μs