渗碳处理原理

　　渗碳(carburizing/carburization)是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。 也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着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﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。

　　渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。

　　工艺流程

　　1、 直接淬火低温回火

　　组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低

　　适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。

　　2 、 预冷直接淬火、低温回火

　　淬火温度800-850℃ 。组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥 氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。

　　适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。

　　3、 一次加热淬火，低温回火

　　淬火温度820-850℃或780-810℃ 。组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。

　　适用范围： 适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。

　　4、 渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火

　　淬火温度840-860℃ 。组织及性能特点：高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。

　　适用范围：主要用于Cr—Ni合金渗碳工件

　　5、 二次淬火低温回火

　　组织及性能特点：第一次淬火(或正火)，可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织(850-870℃)，第二次淬火主要改善渗层组织，对心部性能要求不高时可在材料的Ac1—Ac3之间淬火，对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。

　　适用范围：主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件，特别是对粗晶粒钢。但在渗碳后需经过两次高温加热，使工件变形和氧化脱碳增加，热处理过程较复杂。

　　6、 二次淬火冷处理低温回火

　　组织及性能特点：高于Ac1或Ac3(心部)的温度淬火，高合金表层残余A较多，经冷处理(-70℃/-80℃)促使A转变从而提高表面硬度和耐磨性。

　　适用范围：主要用于渗碳后不进行机械加工的高合金钢工件。

　　7、 渗碳后感应加热淬火低温回火

　　组织及性能特点：可以细化渗层及靠近渗层处的组织。淬火变形小，不允许硬化的部位不需预先防渗。

　　适用范围：各种齿轮和轴类