本课题为了研究碳钢表面渗铝合金层组织和性能,采用了二次正交回归试验方法,研究了Q235钢的热浸时间、浸渗温度与浸渗铝层厚度的关系和热扩散时间、扩散温度与热扩散渗铝层厚度的关系,建立了数学模型,确定了理想的工艺参数。并在最优工艺参数下对Q235钢表面进行了热浸渗铝、热扩散渗铝试验,采用对比法研究了热浸渗铝和热扩散渗铝的原理,热浸渗铝钢和热扩散渗铝钢表面形成合金层的组织、抗高温氧化性和磨损性,并绘制了高温氧化动力学曲线和磨损动力曲线。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等研究手段,检测分析了热浸渗铝、热扩散渗铝合金层的成分和组织结构。本试验确定了Q235钢热浸渗铝最优工艺参数为温度为770℃,浸渗时间为13分钟;Q235钢热扩散渗铝的最优工艺参数为扩散温度为950℃,扩散时间为6小时。试验结果表明:热扩散渗铝钢的抗高温氧化性最高,是热浸渗铝钢试样的1.5倍左右,是未浸渗铝钢的6倍左右;热扩散渗铝钢的抗磨损能力最强,是热浸渗铝钢的4倍左右,是未热浸渗铝钢的7倍左右。结论分析表明:热浸渗铝碳钢的渗层分为两层,即表层纯铝层和过渡合金层;扩散处理后钢的扩散层明显分为内扩散层和外扩散层,内扩散主要为Fe3A1和少量的FeAl,外扩散层主要为FeAl和少量的Fe3A1。由于热扩散过程中在钢表面形成的连续、致密的Fe2Al5相和FeAl3相的化学性质稳定、致密性比A12O3的好,故热扩散渗铝钢比热浸渗铝钢具有更好的抗高温氧化性能和抗磨损性能。