钢的渗碳热处理 ppt课件.ppt

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钢的渗碳
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渗碳的目的和应用范围
3
1
渗碳方法
2
气体渗碳
3
工件达到渗碳温度前的一段时间，用较低的碳势；
②高速渗碳阶段 正常温度或更高温度下，用高于所需表面碳含量的碳势，时间较长；
③扩散阶段 工件降到或维持在正常渗碳温度下碳势降到所需表面碳含量，时间较短；
④预冷阶段 使温度降低到淬火温度，便于直接淬火。
图3　气体渗碳典型工艺曲线
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低碳钢渗碳后，表层含碳量可达过共析成分，由表往里碳浓度逐渐降低，直至渗碳钢的原始成分。
渗碳件缓冷后，表层组织为珠光体加二次渗碳体；心部为铁素体加少量珠光体组织；两者之间为过渡层，越靠近表层铁素体越少 。
一般规定，从表面到过渡层一半处的厚度为渗碳层的厚度。
图7 低碳钢渗碳缓冷后的显微组织
渗碳层厚度δ
四、 渗碳层成分、组织和厚度
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零件种类
渗碳层厚度δ(mm)
备注
轴类
(～)R
R--半径(mm)
齿轮
(～)m
m--模数
薄片工件
(～)t
t--厚度(mm)
典型零件渗碳层厚度确定方法
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淬火是为了获得马氏体组织，以得到高硬度。通常有三种方法，即预冷直接淬火、一次加热淬火和二次加热淬火。渗碳零件淬火温度的选择要兼顾高碳的渗层和低碳的心部两方面的要求。原则上，过共析层的淬火温度低于Accm，而亚共析层的淬火温度高于Ac3。如果Accm＞ Ac3，很容易选择一个淬火温度来同时满足这两者的要求；果Accm≤Ac3，则很难同时兼顾。在这种情况下，要根据对零件的主要技术要求、钢件的心部能否淬透、渗碳后零件的表面含碳量和所采用的淬火方法等综合考虑加以决定。
五、渗碳后的热处理
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①预冷直接淬火 对于碳钢，预冷温度应在Ar1～Ar3之间。对于多数合金钢，通常预冷温度在820～850℃之间。
②一次加热淬火 一般合金渗碳钢，常采用稍高于Ac3的温度（820～860℃）加热淬火。
③二次加热淬火 第一次淬火的加热温度应高于心部的Ac3温度，第二次淬火主要是为细化表层组织，温度选择稍高于表层的Ac1。
图5 渗碳件常用的淬火方法
a)预冷直接淬火 b) 一次淬火法 c) 二次淬火法
渗碳件淬火后尚需进行低温回火，回火温度通常为150～190℃。
作用是减少或消除残余奥氏体，从而适当提高渗层硬度。由于冷处理生产成本高，又增加了工序，目前生产中除特殊渗碳零件外，一般很少采用。
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20钢 4%硝酸酒精 500×
930℃气体渗碳8小时，直接淬火
表层组织照片：马氏体+碳化物（白色颗粒）+残余奥氏体
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20钢 4%硝酸酒精 500×
930℃气体渗碳8小时，930℃加热淬火
心部组织照片：低碳马氏体+未溶铁素体
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[1] 也可用齿顶硬度代替；对斜齿轮、圆锥齿轮，还可用齿端面硬度代替，但均应考虑与齿面硬度的差异。对无法用硬度计检验的齿轮，可用标准锉刀检验，或用随炉试样检测。
[2] 心部硬度也可用随炉试样检测。其他零件心部硬度在距表面三倍渗碳层深度以外处进行检测。
[3]所谓过渡区，是指由共析区内侧至心部外侧组织之间的区域。
1)外观 工件表面无氧化、锈蚀、剥落、碰伤、裂纹等。
2)硬度 在淬火、回火后检验，表面硬度、心部硬度及非渗碳区硬度应符合技术要求。对渗碳齿轮，JB/T7516-1994规定表面硬度以分度圆处齿面为准[1]，心部硬度的检测部位为齿根圆与轮齿中心线相交处[2]。检率按规定执行。硬度不合格时，应加倍抽检，仍不合格则视情况进行返修或判报废。
3)渗碳层深度 常用渗碳层深度检测法有以下四种：
①断口目测法 将渗碳工件淬火后打断，观察断口形貌。渗碳层呈白瓷状，中心未渗碳部分呈灰色纤维状断口。
②金相测量法 渗碳缓冷后的试样经磨制、腐蚀后，在显微镜下测定。碳钢的渗碳层深度是从表面垂直量至1/2过渡区[3]，其渗碳层包括过共析层+共析层+1/2过渡区, 并要求过共析与共析区之和应占总层深的75%以上；合金钢渗层深度是从表面垂直量至出现心部原始组织为止，包括过共析层+共析层+过渡区全部，并要求过共析与共析区之和应占总层深的50％以上。
③硬度测量法 根据GB/T9450-2005进行测量。
④剥层化学分析法 此法精确可靠，但取样和分析较麻烦，生产中很少采用。
4)金相组织检验 一般在淬火、回火后，按