滲碳熱處理人必須了解
發布日期：2021-01-14
滲碳熱處理技術指滲碳原子擴散到鋼零件表面后淬火的熱處理方法。通過碳的滲透，可以顯著提高鋼零件的耐磨性、耐久性和韌性。
用來制造滲碳零件的鋼叫做滲碳鋼。滲碳鋼的主要熱處理工藝是滲碳后低溫淬火回火。零件經處理后，核心為低碳馬氏體，具有足夠的強度和韌性，表層為堅硬耐磨的回火馬氏體和一定量的細小碳化物。
一些結構件在強烈沖擊和磨損的條件下工作，如汽車和拖拉機上的變速箱齒輪、內燃機上的凸輪和活塞銷等。
根據工作條件，這些零件要求有較高的表面硬度和耐磨性，而核心零件要求有較高的強度和適當的韌性，即要求有“表面硬，內部韌”的性能。
為了兼顧上述雙重性能，低碳鋼可以采用滲碳淬火和低溫回火。此時零件的核心為低碳鋼淬火組織，保證了高韌性和足夠的強度，而表層(一定深度)含碳量高(0.85% ~ 1.05%)，淬火后硬度高(HRC>60)，可獲得良好的耐磨性。
碳鋼的成分特征
滲碳鋼的含碳量一般很低(0.15%-0.25%之間)，屬于低碳鋼，這種含碳量保證了滲碳零件良好的韌性和塑性。
為了提高鋼芯的強度，加入一定量的合金元素，如鉻、鎳、錳、鉬、鎢、鈦、硼等。，可以添加到鋼中。
其中，鉻、錳、鎳等合金元素對提高鋼的淬透性，強化低溫淬火回火后的表面和芯部組織起著主要作用。
另外，少量的碳化物形成元素，如Mo、W、Ti，可以形成穩定的合金碳化物，在滲碳過程中可以細化晶粒，抑制鋼件過熱。
微量B (0.001% ~ 0.004%)能強烈提高合金滲碳鋼的淬透性。
滲碳鋼的分類
根據淬透性或強度等級的不同，合金滲碳鋼分為三類。
1)低淬透性合金滲碳鋼
即低強度滲碳鋼(抗拉強度≤800MPa)，如15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2等。這種鋼淬透性低。經過滲碳、淬火、低溫回火后，鐵芯強度低，強韌性結合差。主要用于制造低應力、低強度要求的耐磨零件，如柴油機凸輪軸、活塞銷、滑塊、小齒輪等。
滲碳時，這類鋼的核心晶粒容易長大，尤其是錳鋼。如果性能要求高，這類鋼在滲碳后往往采用二次淬火方法，即滲碳后正火處理，消除滲碳時形成的過熱組織，然后再加熱淬火。
2)中等淬透性合金滲碳鋼
即中等強度滲碳鋼(抗拉強度= 800 ~ 1200mpa)，如20CrMnTi、12CrNi3A、20CrMnMo、20MnVB等。這種鋼中合金元素的總含量約為4%。由于鋼中主要添加鉻和錳，可以更有效地提高淬透性和力學性能(抗拉強度= 1000 ~ 1200兆帕)。一般用于制造大載荷的中小型耐磨零件和中等載荷的大模數齒輪。如汽車、拖拉機變速箱及后橋齒輪、齒輪軸、十字銷頭、花鍵軸套、氣門座、凸輪盤等。
這類鋼含有Ti、V、Mo，滲碳時奧氏體晶粒長大趨勢小，從滲碳溫度預冷至870℃左右可直接淬火，零件低溫回火后力學性能較好。滲碳熱處理
3)高淬透性合金滲碳鋼
即高強度滲碳鋼(抗拉強度> > 1200MPa)，如12Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA等。這種鋼的合金元素總量≤7.5%。鉻和鎳元素的加入可以大大提高鋼的淬透性，尤其是鎳元素的加入可以提高鋼的強度，使鋼具有良好的韌性。這種鋼可用作承受重載荷和強磨損的重要大型零件，如內燃機車牽引傳動齒輪、柴油機曲軸、連桿和氣缸蓋精密螺栓等。
由于合金元素含量高，C曲線向右大幅度移動，所以在空氣中冷卻可以獲得馬氏體組織；此外，馬氏體轉變溫度也急劇下降，使得滲碳表面在淬火后保留大量殘余奧氏體。為了減少淬火后殘余奧氏體的數量，可以在淬火前進行高溫回火，使碳化物球化，或在淬火后進行冷處理。滲碳熱處理
