熱處理基礎(chǔ)理論知識

1、1000熱處理基礎(chǔ)理論知識一熱處理基本原理1.碳合金的基本知識鋼和鐵常通稱為鐵碳合金，其基體金屬是鐵，合金中除鐵而外的其他組元如碳等，通稱為合金元素。我們通常在實際使用中只分析鐵碳二元合金系，合金系中基本相有鐵素體（F、a）、滲碳體（Fe）、奧氏體（丫）三種。1700160C(5：)4001394”CN1300oooGOoooO21001111*00以POO600400300Q200総cuB（旳奧氏體（A）液態(tài)洪+奧液態(tài)（L）氏體2Tfi1148CC_4J012279D/石墨在鐵液中的溶解度Iucm0.77$(o-Fc)鐵素體(F)奧氏體滲破體738匸727C滲碳體(C)(FqC)-鐵素體十滲

2、碳.230CKHe0.5L01.52.D2.53.()3.5404.55.05.56.0657.()-s(C)/%圖1鐵碳相圖根據(jù)Fe-Fe3C相圖，我們把鋼分三類：亞共析鋼（含碳量0.77%C）共析鋼（0.77%C）過共析鋼（0.772.11%C）鐵碳合金的組織與它的含碳量關(guān)系極大，所以它的性能也隨含碳量的多少而變。合金的室溫組織是鐵索體和滲碳體構(gòu)成的機械混合物，隨合金含碳量增加，合金中的滲碳體量愈來愈多，滲碳體的分布也隨之發(fā)生變化。2.奧氏體鐵一滲碳體相圖是研究鐵碳合金熱處理的基礎(chǔ)。例如，鋼加熱到A1溫度以上時,將發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，形成奧氏體，而隨后進行冷卻時，會因冷卻速度值不同而獲得穩(wěn)定組織

3、、不穩(wěn)定組織和介于兩者之間的所謂亞穩(wěn)定組織。這就說明，經(jīng)過加熱和冷卻這樣的處理之后，可使鋼材表現(xiàn)出不同的性能。奧氏體的形成當(dāng)把鋼加熱到Acl溫度時，組織中的珠光體即開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，一般將奧氏體的形成過程分為生核、長大、剩余滲碳體溶解和奧氏體成分均勻化四個階段。2.1奧氏體形核，奧氏體的晶核通常優(yōu)先地產(chǎn)生于珠光體中鐵索體與滲碳體的相界fflo因為在相界而上空位密度較高，原子排列較不規(guī)整，容易獲得形成奧氏體所需要的能量和濃度的條件。2.2奧氏體長大奧氏體晶核形成后，一面與滲碳體相接，另一而與鐵素體相接。在靠近鐵素體處的碳含量較低，因此在奧氏體中出現(xiàn)了碳濃度梯度，引起了碳在奧氏體中不斷地由高濃度向

4、低濃度的擴散。隨著碳擴散的影響，奧氏體與鐵素體接觸處的碳濃度增高，而使奧氏體與滲碳體接觸處碳濃度降低，因此失去平衡。為了恢復(fù)平衡，滲碳體勢必不斷地溶解，又有碳原子溶入奧氏體，使其含碳量升高而恢復(fù)到奧氏體碳的最大溶解量，與此同時發(fā)生奧氏體的碳原子又向鐵素體擴散，促使這部分鐵索體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，并使其自身的碳含量又下降，回復(fù)到奧氏體碳的最低溶解量。這樣碳濃度再一次失去平衡和恢復(fù)平衡這種反復(fù)循環(huán)過程，就使奧氏體一方而逐步向滲碳體長大，另一方而向鐵素體長大，直至鐵索體消失，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。2.3殘余碳化物（滲碳體）溶解珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體剛結(jié)束時，鋼中還保留一些未溶解的碳化物（滲碳體）。由于滲碳體的晶體

5、構(gòu)造和含碳量都與奧氏體差別很大，所以滲碳體向奧氏體溶解速度低于鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變速度，鐵素體總是比滲碳體先消失。殘余的滲碳體需要一定的時間，隨著時間的增長，殘余滲碳體繼續(xù)溶解于奧氏體中，直至全部溶解。4奧氏體均勻化在剛形成的奧氏體品粒中碳濃度并不均勻，原滲碳體片層的區(qū)域含碳量高，原鐵素體區(qū)域的含碳量較低。碳原子的擴散需要一定的時間，最后才能獲得成分均勻的奧氏體。因此，鋼在加熱時需要一定的保溫時間，這不但是為了使工件各處溫度一致，而且是為了得到成分均勻的奧氏體，以便在冷卻后獲得良好的組織與性能。從Fe-Fe3C相圖看，亞共析鋼在As以上溫度，組織中珠光體仍按上述過程轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而只有把亞共析鋼

6、加熱到As以上才能獲得單相奧氏體。珠光體通常，鋼在退火、正火和索氏體化處理時，發(fā)生的主要相變即使珠光體轉(zhuǎn)變。珠光體是由鐵索體與滲碳體機械混合組成的。根據(jù)其形態(tài)我們分為片狀珠光體和粒狀珠光體。片狀珠光體是由一層鐵素體與一層滲碳體緊密堆疊而成的。根據(jù)其層間距，我們又細(xì)分岀屈氏體和索氏體。粒狀珠光體是在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體的組織。工業(yè)上采用以上熱處理工藝，是為了使鋼獲得比較均勻、穩(wěn)定的組織。這類熱處理方法，可以作為預(yù)先熱處理，為后續(xù)的冷、熱成型加工順利進行做好顯微組織準(zhǔn)備。馬氏體鋼經(jīng)奧氏體化后快速冷卻，抑制其擴散性分解，在較低溫度下發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變。馬氏體轉(zhuǎn)變是鋼件熱處理強化的主要手

7、段。由于鋼的種類、成分不同,以及熱處理條件的差界會使淬火馬氏體的形態(tài)和內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)及形成顯微裂紋的傾向性等發(fā)生很大變化。這些變化對馬氏體的機械性能影響很大。據(jù)其特征，大體可分兩類。4.1板條狀馬氏體板條狀馬氏體是低、中碳鋼，馬氏體時效鋼，不銹鋼等鐵系合金中形成的一種典型的馬氏體組織。因其顯微組織是由許多成群的板條組成，故稱為板條馬氏體。4.2片狀馬氏體鐵系合金中出現(xiàn)的另一種典型的馬氏體組織是片狀馬氏體，常見于淬火高、中碳鋼中。這種馬氏體的空間形態(tài)呈雙凸透鏡片狀，因與試樣磨而相截而在顯微鏡下呈現(xiàn)為針狀或竹葉狀，故又稱為針狀馬氏體或竹葉狀馬氏體。3影響Ms點的主要因素Ms點在生產(chǎn)實踐中具有很重要的

8、意義。如分級淬火的分級溫度，水油淬火的轉(zhuǎn)油溫度都應(yīng)在Ms點附近。Ms點還決定這馬氏體的亞結(jié)構(gòu)和性能。Ms點的高低還決定著淬火后得到的殘留奧氏體量多少，而控制一定量的殘留奧氏體則可以達到減小變形開裂，穩(wěn)定尺寸及提高產(chǎn)品質(zhì)量等不同目的。4.3.1化學(xué)成分對Ms點的影響奧氏體化學(xué)成分對Ms點的影響十分顯著。一般來說，Ms點主要取決于鋼的化學(xué)成分，其中又以碳含量的影響最為顯著，隨著含碳量的增加，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。并且含碳量對Ms和Mf的影響并不完全一致。對Ms點的影響基本上呈連續(xù)的下降。對Mf點的影響，在含碳量小于0.6%左右時比Ms的下降更顯著，因而擴大了馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度范圍；當(dāng)碳含量大于0.6%

9、時,Mf點下降很緩慢，且因Mf點己降到0C以下，致使這類鋼在淬火冷至室溫的組織中將存在較多的殘留奧氏體。N對Ms點有類似C的影響鋼中常見合金元素如Mn、V、Cr、Cu、Mo、W、Ti等，均有使Ms點降低的作用，但效果不如C顯著。只有A1和C。有使Ms點提高的作用。降低Ms點的元素按其影響強烈的順序排列為：Mn、Ni、Cr、Mo、Cu、W、V、Ti。其中W、V、Ti等強碳化物形成元索在鋼中多以碳化物形式存在，淬火加熱時一般溶于奧氏體中其少，故對Ms點影響不大。若鋼中同時加入幾種合金元素，則其綜合影響比較復(fù)雜，如：鋼中含碳量增加時，CrMn、Mo降低Ms點的作用也增大。碳鋼中Si含量高時，Si降低

10、Ms點的影響很弱；而Ni-Cr鋼中Si含量高時，Si會引起Ms點明顯下降。4.3.2奧氏體化條件對Ms點的影響加熱溫度和時間對Ms點的影響較為復(fù)雜。加熱溫度和時間的增加有利于碳和合金元素進一步溶入奧氏體中，會使Ms點下降。但是，隨加熱溫度升高，又會引起奧氏體晶粒長大，如果排除了化學(xué)成分的變化，即在完全奧氏體化條件下加熱溫度的提高和時間的延長將使Ms點有所提高（約在幾度到幾十度范圍內(nèi)）。3.3淬火速度對Ms點的影響在研究高速淬火對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響時，發(fā)現(xiàn)很多鐵基合金中Ms點過隨淬火速度增大而升高。在淬火速度低時，看不到Ms點隨淬火速度的變化。鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變鋼的熱處理過程基本上包括加熱和冷卻兩

11、個階段。熱處理后的性能在很大程度上取決與冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的類型和形態(tài)。將奧氏體迅速冷至臨界溫度以下的一定溫度，并在此溫度下進行等溫，在等溫過程中所發(fā)生的相變稱為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖綜合反映了過冷奧氏體在不同過冷度下等溫轉(zhuǎn)變的過程：轉(zhuǎn)變開始和終了時間、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和轉(zhuǎn)變量與溫度和時間的關(guān)系。由于等溫轉(zhuǎn)變圖的曲線通常呈“C”形狀，所以又稱C曲線。對碳鋼而言，亞共析鋼和過共析鋼的TTT圖的形狀基本上與共析鋼相似。但是,亞共析鋼奧氏體在低于仏的某一溫度范圍內(nèi)等溫時，首先析出先共析鐵素體（F3C）o在Cllll線左上方有一條先共析鐵素體開始析岀線，隨著碳含量增加，該線向右下方移動。與

12、亞共析鋼相似，過共析鋼（包括合金鋼）在Acm以上奧氏體化時，等溫轉(zhuǎn)變1山線的左上方有一條先共析碳化物析岀線，且隨含碳量增加逐漸向左上方移動。下圖是45#鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變，我們用等溫轉(zhuǎn)變圖（TTT圖）來說明：時間(s)45鋼(0.44%C,0.22%Si,0.66%Mn,0.15%Cr,0.02%V)的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖從圖中看，把鋼迅速冷卻到臨界點以下各種不同溫度，并保溫，過冷奧氏體要經(jīng)歷一段時間后才開始轉(zhuǎn)變，這段時間叫孕育期，過冷到“鼻子”以上A.以下溫度區(qū)的奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這樣的轉(zhuǎn)變叫珠光體轉(zhuǎn)變，在Ms線以下，過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，這個溫度區(qū)叫馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。此外，鋼的馬氏體開始

13、轉(zhuǎn)變溫度(Ms線)，隨鋼的含碳量升高而降低。并且，共析鋼的過冷奧氏體是最穩(wěn)定，在它的等溫轉(zhuǎn)變圖上，轉(zhuǎn)變曲線離溫度軸最遠，亞共析鋼和過共析鋼其過冷奧氏體的穩(wěn)定性較低，造成等溫轉(zhuǎn)變曲線向左方偏移。所以我們在鋼件滲碳時，當(dāng)表面碳含量增加達到過共析成分，并經(jīng)保溫擴散，使?jié)B層碳濃度達到共析點成分0.85%C,從而在冷卻過程中得到穩(wěn)定的過冷奧氏體，避開了珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，我們淬火的溫度的選擇也必須在Ms線以下。影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的因索1合金元素的影響一般的說，除C。之外，常用合金元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲轉(zhuǎn)變和降低轉(zhuǎn)變速度，使等溫轉(zhuǎn)變曲線向右移，延長過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始和終了時間。但是，應(yīng)該指出，合金

14、元素只有固溶于奧氏體中時才能起上述作用。否則，由于存在未溶解的碳化物或夾雜物，他們將其非均質(zhì)品核的作用，促使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致C曲線向左移按照合金元索對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變影響的性質(zhì)不同，可分為兩大類：第一類屬于非（或弱）碳化物形成元素。他們對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響在性質(zhì)上與碳的影響相似，即減慢珠光體和貝氏體的形成，降低Ms點。這類合金元素中最重要的是N1和MnoCu和Si的影響較小。第二類屬于碳化物形成元素。其中的大多數(shù)減慢鐵素體一珠光體形成的作用大于減慢貝氏體形成的作用，同時也降低Ms點。2奧氏體晶粒尺寸的影響超細(xì)的奧氏體晶粒（13.5級）會加速過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響較

15、??；粗大的奧氏體品粒（3.5級），顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變僅稍有推遲作用。5.3原始組織、加熱溫度和保溫時間的影響工業(yè)用鋼在相同加熱條件下，原始組織越細(xì)，越容易得到較均勻的奧氏體，使等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，Ms點降低：當(dāng)原始組織相同時，提高奧氏體化溫度或延長奧氏體化時間，將促使碳化物溶解、成分均勻和奧氏體晶粒長大，也會使等溫轉(zhuǎn)變曲線右移。4變形的影響變形對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變有加速的作用。鋼的臨界冷卻速度為了使鋼件在淬火后得到完全馬氏體組織，應(yīng)使奧氏體從淬火溫度至Ms點的冷卻過程不發(fā)生分解。為此，鋼件的冷卻速度應(yīng)大于某一臨界值，此臨界值稱為臨界淬火速度或臨界冷卻速度，通常用Vc表示之。Vc時得到

16、完全馬氏體組織（包括殘余奧氏體）的最低冷卻速度，Vc值表征了鋼接受淬火的能力，它是決定鋼件淬透層深度的主要因索，也是合理選用鋼材和正確制定熱處理工藝的重要依據(jù)之一。影響臨界冷卻速度的因素：1碳含量低碳鋼隨含碳量增高,Vc顯著降低;但是，從0.3%C增加到約1.0%C,Vc降低不多；碳含量超過約1.0%C后，Vc增高。大部分合金元索（除Co外）在溶入奧氏體時，都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低Vc。如有未溶解或未完全溶解則反而使Vc趨于增大。6.2奧氏體晶粒度隨著奧氏體晶粒尺寸增大，Vc降低。奧氏體晶粒度對抑制珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度的影響較大，而對抑制貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度的影響較小。3奧氏體化

17、溫度多數(shù)鋼在高溫加熱時，會使奧氏體晶粒增大，促使碳化物及其他非金屬夾雜物溶入和奧氏體成分均勻化，這將推遲過冷奧氏體的擴散型轉(zhuǎn)變和降低Vc。6.4奧氏體中非金屬夾雜物和穩(wěn)定碳化物硫化物、氧化物、氮化物及難溶入奧氏體的穩(wěn)定碳化物等都阻礙加熱保溫時奧氏體晶粒的長大，而且在淬火時可以促使非馬氏體組織的形成，從而增大Vc。鋼在冷卻過程產(chǎn)生的應(yīng)力有兩種一種是它從高溫冷卻時由于熱脹冷縮，從表而到心部產(chǎn)生的內(nèi)部力（壓應(yīng)力），叫熱應(yīng)力。一種是冷卻過程中進行組織轉(zhuǎn)變時，由于體積變化產(chǎn)生的內(nèi)部力（拉應(yīng)力），叫組織應(yīng)力。鋼在淬火時所形成的殘余應(yīng)力，使這兩種力作用的綜合結(jié)果。當(dāng)零件形狀差并較大或薄壁件淬火時，將產(chǎn)生很大

18、的應(yīng)力，引起變形開裂。因此，我們在處理如滑套、襯套、撥叉等零件時，釆取熱油淬火，以減少淬火時熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。鋼在回火時的轉(zhuǎn)變鋼件淬火后獲得的組織，主要是馬氏體或馬氏體加殘留奧氏體。在室溫下，這兩種組織都處于亞穩(wěn)定狀態(tài)之下，并趨于向鐵素體加滲碳體（碳化物）穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化。會或就是釆用加熱等手段，是亞穩(wěn)定的淬火組織，向相對穩(wěn)定的回火組織轉(zhuǎn)化的工藝過程?；鼗饻囟龋鶕?jù)鋼件的性能要求和淬火鋼的性質(zhì)而定，而且都在A1溫度以下。熱處理基本工藝方法（退火、正火、淬火、回火、化學(xué)熱處理、高頻）1鋼的退火與正火1.1退火和正火的目的：是為工件冷熱加工服務(wù)的熱處理方法，如降低硬度，細(xì)化組織，改善切削加工性，去除殘

19、余應(yīng)力，以作為其他熱處理如淬火前的預(yù)處理.目前我們所進行熱處理的齒輪、軸、撥叉等，都是在鍛、鑄后，經(jīng)過正火處理,消除了鍛造和鑄造缺陷.1.2退火是將鋼材或鋼件加熱到適當(dāng)溫度，經(jīng)過保溫一定時間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝.完全退火等溫退火退火球化退火去應(yīng)力退火擴散退火3正火是將鋼材或鋼件加熱到臨界點Ac3或Acm以上適當(dāng)溫度，經(jīng)保溫一定時間后在空氣中冷卻，以獲得珠光體型組織的熱處理工藝.鋼的淬火與回火淬火是將鋼加熱到臨界點As或Ac以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當(dāng)速度冷卻以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝.回或是把經(jīng)過淬火的工件加熱到Acl以下適當(dāng)溫度保持一定時間，然后

20、以符合要求的方法冷卻，使工件的強度和韌性達到恰當(dāng)配合的熱處理工藝?；鼗鸬哪康模轰摯慊鸷?，其組織和內(nèi)部應(yīng)力都是不穩(wěn)定的，這時鋼的硬度雖然很高，但脆性大，為了穩(wěn)定淬火鋼的組織和蓋上昂的機械性能，必須進行回火處理?；鼗鸱值蜏亍⒅袦睾透邷厝N低碳鋼回火時，一般選低溫回火，其組織轉(zhuǎn)變不明顯，鋼的機械性能基本上不發(fā)生變化，可以獲得較為優(yōu)良的綜合機械性能。高碳鋼回火，一般也選低溫回火，高碳鋼淬火組織為片狀馬氏體加上一定數(shù)量的殘余奧氏體。在200C以下回火，因析出大量細(xì)小碳化物，鋼的硬度不僅不下降，反而稍有提高，這種現(xiàn)象叫做彌散強化。低碳合金鋼滲碳后，心部成分不變，表層屬高碳鋼，所以我們對滲碳鋼選擇200C以

21、下回火?；瘜W(xué)熱處理將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中，使一種或幾種化學(xué)元素的原子滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理的基本過程1.1介質(zhì)的分解過程;滲劑的分解過程,是介質(zhì)發(fā)生分解反應(yīng)，釋放岀活性原子的過程.1.2活性原子的吸收過程:為了使碳原子滲入鋼中就必須使鋼處于奧氏體狀態(tài).1.3滲入原子的擴散過程工件表面的形狀和尺寸不同也會在相同的工藝條件下獲得不同深度的滲層,擴散層的深度或體積的形成與工件表而的I山率有關(guān)當(dāng)一個筒形試樣滲入元素自孔內(nèi)向外壁方向擴散時（沿凹表而），滲入元索將隨著向外層的遷移而不斷被散開（外層總比內(nèi)層有更大的體積），從而使?jié)B入元素在向外層擴散后該元索

22、的濃度總比平面滲入或自圓柱形試樣表面向內(nèi)擴散時要低，平均深度也較淺,這種形式的擴散可稱為發(fā)散型.反之圓柱體表而的擴散則與之相反,最外壁表而積最大,沿凸表而越向內(nèi)部擴散，每一層的體積相對減少，從而使?jié)B入元素有向內(nèi)聚的趨勢，稱內(nèi)聚型.在相同熱處理規(guī)范下，當(dāng)表而積等量滲入時，顯然聚集型的擴散易在表而獲得較高的濃度和較大的層深.滲碳的工藝過程1.滲碳介丿貢在工件表而產(chǎn)生活性碳原子，經(jīng)過表面吸收和擴散將碳滲入低碳鋼或低碳合金鋼工件表層,使其達到或略高于共析成分時的含碳量，以便將工件淬火和低溫回火后，其表而的硬度、強度，特別是疲勞強度和耐磨性，較心部都育顯著提高，而心部仍保持一定的強度和良好的韌性.固體介

23、丿頁滲碳?xì)怏w介質(zhì)滲碳滲碳液態(tài)介質(zhì)滲碳特殊滲碳艾協(xié)林箱式爐及Ipsen連續(xù)爐均為可控氣氛的氣體滲碳，保護氣為發(fā)生爐產(chǎn)生的吸熱式氣氛保護氣的組成(丙烷：空氣=1:7.2):C0(23.6%)比(31.5%)N：(44.9%)當(dāng)爐內(nèi)溫度低通入N：氣滲碳后期降溫時通入晶界氧化(非馬)丙烷氣為富化氣，使?jié)B碳主要氣體，他在爐內(nèi)裂解在零件表而分解出活性碳原子滲層的技術(shù)要求滲層的表而含碳量、滲層深度、滲碳淬火、回火后的表而硬度，心部硬度及金相組織要求(包括碳化物分布的級別，殘余奧氏體等級，表而和心部組織粗細(xì))。提高滲碳件表層含碳量將提高淬火后的表而硬度，但過高含碳量淬火后出現(xiàn)大量殘余奧氏體將降低表而硬度，同時

24、也將影響滲碳件的其他機械性能。增加表層含碳量將提高鋼的耐磨性，這與馬氏體中含碳量增加以及形成均勻分布的過剩碳化物有關(guān)。表層含碳量0.61.1%接觸疲勞強度最高。4.滲碳工藝傳統(tǒng)的滲碳工藝如下：分四個階段：排氣、強滲、擴散、降溫為得到預(yù)期的表層含碳量，滲碳層的深度以及濃度梯度和正常的滲碳組織，在滲碳工藝中應(yīng)當(dāng)控制滲談介質(zhì)的活性（爐內(nèi)碳勢）、滲碳溫度、滲碳時間、及冷卻方式。在一定時間內(nèi)滲碳溫度越高，滲碳層越深，提高滲碳溫度可顯著加速滲碳過程。但過高的滲碳溫度將導(dǎo)致晶粒粗化，表層碳濃度過高而形成網(wǎng)狀碳化物及在淬火后形成大量殘余奧氏體，并且在淬火時增加變形開裂傾向，降低滲碳設(shè)備的使用壽命。所以我們目前

25、常用910930Co在薄層滲碳時可采用較低滲碳溫度,此時滲碳速度較慢，易于控制滲碳層的深度。如細(xì)齒變速箱上的齒輪。延長時間也能使?jié)B層增加提高碳勢但過高碳勢同樣是表而出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物和淬火后形成大量殘余奧氏體滲碳后直接淬火我們現(xiàn)在所用滲碳鋼屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，滲碳時晶粒不易長大，將零件自滲碳溫度降至略高于Ars的溫度，然后淬火，這樣可減少零件變形，并且由奧氏體中析岀部分二次滲碳體，減少淬火后表層殘余奧氏體量，提高表層硬度。滲碳件在淬透情況下，其金相組織表層為淬火馬氏體+殘余奧氏體+部分二次滲碳體；心部為低碳馬氏體。低溫回火后，表層為回火馬氏體+殘余奧氏體+部分二次滲碳體；心部為低碳回火馬氏體。為了改

26、善鋼的某些使用性能，而把一種或幾種合金元索滲入到固態(tài)鋼表面的操作，統(tǒng)稱為化學(xué)熱處理。由于碳在鐵素體中的溶解度幾乎為零，因此，如果想把碳滲入鋼中的話，就應(yīng)當(dāng)使鋼處于溶解能力較強的奧氏體狀態(tài)。從鐵一碳相圖看，只有把鋼加熱到A1以上溫度，才能達到這個條件。合金在加熱和冷卻時，備有一個實際相變溫度與之相對應(yīng)，通常是在Al、A3和Acm三個理論相變溫度的代號中加注字母，而以Acl、Ac3和Acm表示鋼在加熱時的實際相變溫度，以Ari、Ar3和Arm表示鋼在冷卻時的實際相變溫度。奧氏體的形成當(dāng)把亞共析鋼加熱到Acl溫度時，組織中的珠光體即開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，一般將奧氏體的形成過程分為生核、長大、剩余滲碳體溶

27、解和奧氏體成分均勻化四個階段。亞共析鋼在Ac以上溫度，組織中珠光體仍按上述過程轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而只有把亞共析鋼加熱到Ac3以上才能獲得單相奧氏體。目前我們使用的滲碳鋼，材料為8620H或8627RH以及20CrMnTi,均屬于亞共析鋼，其化學(xué)成分如下：CMnNiCrMoSiS620H0.180230.70.90.4070.40.60.150250.15-0.3S627RH0.25030.70.90.4070.40.60.150250.15-0.320CrNi30.170240.30.62.753250.60.9CMnCrTi20CrMnTi0.170240.8-1.10l0l300.060.12

28、因其碳含量在0.2%C,所以我們選擇的滲碳溫度在900C以上，以獲得單相均勻的奧氏體組織，從而使碳能滲入鋼中。同時由于鋼件在此溫度得到單相奧氏體，滲碳體己完全溶解，從而也保證了在淬火冷卻時心部能得到無擴散型的板條馬氏體。5.滲碳件常見缺陷5.1滲碳層中網(wǎng)狀或大塊碳化物產(chǎn)生原因是滲劑活性太高是表而含碳量過高和滲碳后冷卻速度太慢。消除辦法是進行Acm以上的高溫淬火或正火。5.2滲碳層中大量殘余奧氏體產(chǎn)生原因是滲碳濃度太高，使表而含碳量過高和淬火溫度過高。消除辦法是進行高溫回火后重新加熱淬火冷處理。5.3黑色組織（非馬）表層組織中出現(xiàn)沿晶界斷續(xù)的網(wǎng)狀黑色組織。產(chǎn)生原因是由于滲碳介質(zhì)中的氧向內(nèi)擴散，在

29、晶界上形成路、猛、鈦等元素的氧化物,使得晶界處合金元索貧化，造成局部淬透性下降，而出現(xiàn)了黑色的奧氏體分解產(chǎn)物（屈氏體）。5.4過熱滲碳時過熱或滲碳后淬火加熱時過熱，將使鋼的晶粒過分長大而增加脆性。5.5表而脫碳產(chǎn)生原因是滲碳后期滲碳?xì)夥仗紕萏?，或滲碳后冷卻及加熱時保護不良所致。消除辦法是進行補滲，或磨削掉脫碳層，或噴丸處理（脫碳層W002mm）5.6表層含碳量過低產(chǎn)生原因是滲碳?xì)夥諠舛冗^低，滲碳溫度低，滲碳時間短，滲碳爐漏氣，零件表而沉積碳黑，裝爐量太多等。消除辦法是補滲。5.7滲碳層深度不足產(chǎn)生原因是滲碳溫度偏低，滲碳時間過短，滲劑濃度不足，爐子漏氣，裝爐量過多，零件表而積碳或氧化，試樣檢

30、驗不準(zhǔn)。消除辦法是補滲。5.8滲碳層過深產(chǎn)生原因是滲碳溫度偏高，時間過長。5.9滲碳層不均勻產(chǎn)生原因是零件表而不清潔或積碳，爐溫不均勻，爐內(nèi)氣氛循環(huán)不良或漏氣，原材料帶狀組織嚴(yán)重。消除辦法是補滲，為避免層深增加太多，滲碳溫度可適當(dāng)取低些（如890C）,這樣在深的部位層深增加少，而淺的部位可增加多些。5.10表而腐蝕及氧化產(chǎn)生原因是滲劑中含有硫和硫酸鹽，零件表而不清潔，爐子漏氣。5.11心部硬度不足產(chǎn)生原因是淬火加熱溫度偏低或保溫時間不夠，心部有未溶解的鐵素體；另外淬火時冷卻速度不夠，心部有奧氏體分解產(chǎn)物。消除辦法是重新加熱淬火。碳氮共滲用碳、氮同時滲入金屬表而的化學(xué)熱處理稱為碳氮共滲我們目前采

31、用的碳氮共滲工藝是中溫碳氮共滲（780880C）,大都應(yīng)用于結(jié)構(gòu)鋼耐磨件，一般滲層在1mm左右。碳氮共滲與滲碳相比有以下優(yōu)點；由于碳、氮同時滲入，滲層表面具有比滲碳更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，同時氮降低了奧氏體形成溫度，可在較低溫度下進行共滲，工件不易過熱，而且可直接淬火，淬火變形小。碳、氮同時滲入可使?jié)B層淬透性提高，因而可在較緩和的淬火介質(zhì)中淬火。另外碳氮共滲的滲速較快，可以縮短工藝周期。共滲介質(zhì)氨氣加滲碳?xì)怏w氣體碳氮共滲組織：在常用溫度下進行共滲處理后，滲層中的碳含量約為0.71.0%,含氮量約為0.150.5%。淬火后，共滲組織應(yīng)由細(xì)針狀馬氏體、適量的碳氮化合物和少量殘余奧氏體組成。淬

32、火后，由于最外層的含氮量較高，造成殘余奧氏體量較多，故碳氮共滲間最外層的硬度要比第二層低一些，但共滲層硬度的最高值比單純滲碳高。六常見故障、判斷、原因分析及后果，采取的措施交接班應(yīng)做的工作檢查工藝記錄是否完整、工藝運行是否正常（溫度、碳勢、油溫），各流量計是否正確，各壓力表（水壓、淬火油壓、爐壓）是否正常，淬火油液面高度是否合適。多用爐部分21碳勢顯示為零氧探頭參比氣是否合適，吹掃氣是否開著（時手動還是電磁閥關(guān)不住），管子是否脫落、接線是否斷開（通知當(dāng)值電工檢查）。后果：丙烷氣常通，爐內(nèi)實際碳勢很高，爐膛和氧探頭嚴(yán)重積碳，氧探頭損壞，工件產(chǎn)生碳化物、A+M超標(biāo)，層深厚，零件報廢。采取的措施：根

33、據(jù)檢查的具體情況分別采取調(diào)整參比氣、關(guān)掉吹掃氣，關(guān)斷丙烷氣，通知工藝人員。2.2碳勢達不到設(shè)定值參比氣是否合適，丙烷氣量是否合適，空氣電磁閥是否處于接通狀態(tài)，管道是否漏氣，氧探頭中毒。后果：爐內(nèi)貧碳或嚴(yán)重枳碳，工件層深不合適，金相組織不合格采取的措施：調(diào)整丙烷氣量，手動吹掃氧探頭，修理電磁閥23碳勢波動大丙烷量和空氣量太大，氧探頭損壞2.4降溫階段（8759后）碳勢升高氨氣量太大，爐內(nèi)積碳嚴(yán)重采取的措施：調(diào)整氨氣量，停爐燒碳黑5上位機故障或停電上位機上顯示當(dāng)前滲碳層深值為零。后果：不降溫，工件層深厚采取的措施：按工藝時間手動跳段降溫2.6淬火時未將料盤拉到前室料盤在后室推過位，料盤裝偏，推頭未

34、抬起。判斷：看后室限位桿是否回原位并打開觀察窗觀察，前室兩個踏板限位是否壓上。采取的措施：調(diào)空爐設(shè)定值為淬火溫度、碳勢為0.85%C,通氮氣打開前室爐門，檢查推頭，校正料盤位置，關(guān)閉外爐門，恢復(fù)爐氣并保溫一定時間后手動淬火。7油溫冷卻緩慢觀察油冷卻器溫度表和冷卻水溫。后果：冷卻性能下降，零件硬度不合適和表面非馬超標(biāo)釆取的措施：打開排油閥，放掉管路內(nèi)氣體2.8油溫過低加熱是否關(guān)閉，油溫設(shè)定值是否合適后果：冷卻不均勻，變形大、易開裂采取的措施：打開加熱，調(diào)整設(shè)定值29淬火油里有水水壓高于油壓，水油交換器泄漏后果：淬火時油劇烈沸騰，引起著火燒損爐子，工件岀現(xiàn)淬火軟點采取的措施：切斷可燃性氣體，通入氮氣，關(guān)閉外爐門，切斷加熱降溫2.10后室風(fēng)扇壞，加熱輻射管壞，淬火油液面高度不夠3連續(xù)爐部分3.1零件裝