华体会首页登录|渗碳工艺基础知识

本文摘要:简介:渗碳是指让碳原子渗入钢的外表层的过程。

简介:渗碳是指让碳原子渗入钢的外表层的过程。它还使低碳钢工件具有高碳钢的外观层,然后通过淬火和低温回火,工件的外观层具有很高的硬度和耐磨性,而工件的中心部仍然保持低碳钢的韧性和塑性。渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。

渗碳后,钢零件的化学成分接近高碳钢。渗碳后,工件必须淬火,以获得高的外观硬度、高的耐磨性和疲劳强度,并在芯部保持淬火低碳钢的强度和韧性,使工件能够承受冲击载荷。渗碳技术广泛应用于飞机、汽车和拖拉机的机械零件,如齿轮、轴和凸轮轴。

主要机理是使钢表面受到最大的载荷(磨损、疲劳、机械载荷和化学腐蚀),通过渗碳等元素达到高的外观硬度、高的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性,而不必用昂贵的合金化或其他庞大的技术手段来惩罚整个材料。这不仅可以用低成本的碳钢或合金钢代替一些昂贵的高合金钢,而且可以保持芯部淬火低碳钢的强度和韧性,使工件能够承受冲击载荷。所以完全符合节能降耗、持续增长的趋势。渗碳技术在中国可以追溯到20世纪。

最早的是固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳出现在20世纪,并得到广泛应用。美国在20世纪20年代开始接受转底炉进行气体渗碳。

30月,连续式气体渗碳炉开始在工业上使用。6月份通过高温(960 ~ 1100)气体渗碳获得生长。到20世纪70年代7月,出现了真空渗碳和离子渗碳。

分类:根据含碳介质的不同,渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳和碳氮共渗(氰化)。气体渗碳是将工件放入密闭的渗碳炉中,加入气体渗碳剂(甲烷、乙烷等)的渗碳操作过程。)或液体渗碳剂(煤油或苯、酒精、丙酮等。)引入,在高温下解剖活性碳原子,渗入工件外观,得到高碳外观层。

固体渗碳是最早的渗碳方法,是将工件和固体渗碳剂(由木炭和促进剂组成)放入封闭的渗碳箱中,在加热炉中加热到渗碳温度,并保持一定时间,使活性碳原子渗透到工件的外表。液体渗碳是用液体介质进行渗碳。常用的液体渗碳介质包括碳化硅、“603”渗碳剂等。

碳氮共渗(氰化)分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗和固体碳氮共渗。原理渗碳和其他化学热处理惩罚一样,也包括三个基本过程。分析吸附扩散分析:渗碳介质分析产生活性碳原子。

吸附:活性碳原子被钢零件的外观吸收,然后溶解到表面奥氏体中,从而增加奥氏体中的碳含量。扩散:当外表碳含量增加时,其与心脏内碳含量的浓度差出现,外表碳向内扩散。碳在钢中的扩散速率主要取决于温度,并与工件中渗透元素的内外浓度之差和钢中合金元素的含量有关。

低碳钢渗碳:渗碳件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。渗碳后,必须进行淬火,以丰富和发挥渗碳的有益作用。

渗碳淬火后工件表面显微组织以高硬度马氏体加残余奥氏体和少量碳化物为主,核心组织为韧性较好的低碳马氏体或非马氏体组织,但应防止铁素体。渗碳层深度一般为0.8 ~ 1.2
因此,渗碳被广泛用于提高零件的强度、冲击韧性和耐磨性,从而延长零件的使用寿命。

工艺方法1。低温一次淬火回火,渗碳温度为820 ~ 850或780 ~ 810。

特点:对芯材强度要求高的,在820 ~ 850淬火,芯材组织为低碳马氏体;如果外观要求高硬度,接受780 ~ 810C淬火可以细化晶粒尺寸。适用于碳钢和低合金钢固体渗碳后的工件。气体和液体渗碳的粗晶粒厚钢、一些渗碳后不宜直接淬火的工件和渗碳后需要加工的零件。2.渗碳、高温回火、一次淬火和低温回火,渗碳温度840 ~ 860特点:高温回火解剖马氏体和残余奥氏体,渗碳层中碳和合金元素以碳化物形式析出,便于加工和淬火后消除渗碳层残余奥氏体。

适用范围:主要用于铬镍合金钢3的渗碳工件。二次淬火和低温回火特点:第一次淬火(或正火)可以消除渗碳层,第二次淬火主要改善渗碳层的组织,但当铁芯性能高时,应在AC3以上淬火。

适用范围:主要用于机械性能高的重要渗碳工件,尤其是粗晶粒钢。但渗碳后需要保持两次高温加热,增加了工件的变形和氧化脱碳。4.热处理的惩罚过程巨大。4.二次淬火和冷处理的特点惩罚了低温回火:淬火温度高于AC1或AC3(核心),高合金钢表面残留较多奥氏体,冷处理惩罚(-70 ~ 80)促进奥氏体转变,从而提高了外观硬度和耐磨性。

适用范围:主要用于渗碳后不需要加工的高合金钢工件。工件淬火畸变大,合金钢渗碳件外观残留奥氏体多,外观硬度较低。

适用范围:操作简单,成本低廉。井式炉用于处理变形小、冲击负荷小的零件,适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。6.预冷直接淬火,低温回火,淬火温度800 ~ 850。特点:可消除工件淬火畸变,渗碳层残余奥氏体略有减少,外观硬度略有提高,但奥氏体晶粒未发生变化。

适用范围:操作简单,工件氧化、脱碳、淬火变形小。广泛用于各种细晶粒钢工件。常见缺陷1。

碳浓度过高的原因和危害:如果渗碳加热剧烈,温度过高,或者进行固体渗碳时,使用了全新的渗碳剂,或者使用了过多的强渗碳剂,导致渗碳浓度过高的现象。随着碳浓度的升高,工件表面出现大量粗大的碳化物或网状碳化物。由于这种硬脆结构的出现,渗碳层的韧性急剧下降。

而且淬火时形成高碳马氏体,磨削时容易出现磨削裂纹。2.预防方法必须接受适当的加热温度,而不是快速加热,以免使钢的晶粒长大。如果渗碳时晶粒粗大,应在渗碳后进行正火或两次正火次淬火处置惩罚来细化晶粒。②严格控制炉温匀称性,不能颠簸过大,在反射炉中固体渗碳时需特别注意。

③固体渗碳时,渗碳剂要新、旧配比使用。催渗剂最好接纳4—7%的BaCO3,不使用Na2CO3作催渗剂。二.碳浓渡过低⒈发生的原因及危害:温度颠簸很大或催渗剂过少都市引起外貌的碳浓度不足。

最理想的碳浓度为0.9—1.0%之间,低于0.8%C,零件容易磨损。⒉防止的方法:①渗碳温度一般接纳920—940℃,渗碳温渡过低就会引起碳浓渡过低,且延长渗碳时间;渗碳温渡过高会引起晶粒粗大。②催渗剂(BaCO3)的用量不应低于4%。三.渗碳后外貌局部贫碳⒈发生的原因及危害:固体渗碳时,木炭颗粒过大或夹杂有石块等杂质,或催渗剂与木炭拌得不匀称,或工件所接触都市引起局部无碳或贫碳。

工件外貌的污物也可以引起贫碳。⒉防止的方法①固体渗碳剂一定要按比例配制,搅拌匀称。

②装炉的工件注意不要有接触。固体渗碳时要将渗碳剂捣实,勿使渗碳过塌而使工件接触。③去除外貌的污物。

四.渗碳浓度加剧过渡⒈发生的原因及危害:渗碳浓度突然过渡就是外貌与中心的碳浓度变化加剧,不是由高到低的匀称过渡,而是突然过渡。发生此缺陷的原因是渗碳剂作用很强烈(如新配制的木炭,旧渗碳剂加得很少),同时钢中有Cr、Mn、Mo等合金元素是促使碳化物形成强烈,而造成外貌高浓度,中心低浓度,并无过渡层。

发生此缺陷后造成内外相当大的内应力,在淬火历程中或磨削历程中发生裂纹或剥落现象。⒉防止的方法:渗碳剂新旧按划定配比制,使渗碳缓和。用BaCO3作催渗剂较好,因为Na2CO3比力急剧。

五.磨加工时发生回火及裂纹⒈发生的原因:渗碳层经磨削加工后外貌引起软化的现象,称之为磨加工发生的回火。这是由于磨削时加工进给量太快,砂轮硬度和粒度或转速选择不妥,或磨削历程中冷却不充实,都易发生此类缺陷。

这是因为磨削时的热量使外貌软化的缘故。磨削时发生回火缺陷则零件耐磨性降低。外貌发生六角形裂纹。这是因为用硬质砂轮外貌受到过份磨削,而发烧所致。

也与热处置惩罚回火不足,残余内应力过大有关。用酸浸蚀后,通常有缺陷部位呈玄色,可与没有缺陷处区别开来。

这是磨削时发生热量回火。使马使体转变为屈氏体组织的缘故。其实,裂纹在磨削后肉眼即可瞥见。

⒉防止的方法:①淬火后必须经由充实回火或多次回火,消除内应力。②接纳40~60粒度的软质或中质氧化铝砂轮,磨削进给量不外大。

③磨削时先开冷却液,并注意磨削历程中的充实冷却。注意事项(1)渗碳前的预处置惩罚正火–目的是改善质料原始组织、淘汰带状、消除魏氏组织,使外貌粗拙度变细,消除质料流线不合理状态,正火工艺;用860–980℃空冷、179–217HBS。(2)渗碳后需举行机械加工的工件,硬度不应高于30HRC。(3)对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件,薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工。

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