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1、基本思路：在FeC相图中，- Fe中碳的最大溶解度0.02%，而 - Fe中碳的最大溶解度达到2.11%，相差100倍，希望在高温下渗碳，低温淬火，以期获得最高强度和最大表面硬度。,9.2 钢的渗碳,一、渗碳用钢 低碳钢和低碳合金钢（碳含量0.1%0.25%) 低淬透性、低强度 15、20、25 中等强度，淬透性 20Cr、20Mn2、20MnV 高强度，淬透性 20CrMnTi、 20CrMnMo等。 超高强度 20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA,9.2 钢的渗碳,二、渗碳主要工艺参数（1）渗碳温度确定 在奥氏体化温度范围内，920930（促进扩散）， 小零件温度低些。（2）渗碳时间
2、渗层深度=(802.6*t1/2) /10(3720/T)（3）渗碳前处理 非渗碳表面预保护（涂料、镀铜，加大加工余量） 渗碳表面清洁，不能有裂纹等,9.2 钢的渗碳,三、渗碳后的热处理钢铁经过渗碳处理后，表面碳含量虽然很高，但其硬度不高，只有经过热处理后，使其转变成马氏体，才能获得较高的硬度和耐磨性能。淬火+低温回火： 直接淬火+低温回火 一次淬火+低温回火 二次淬火+低温回火 分级淬火+低温回火,难点：淬火温度的选择，需同时满足表面和心部要求,9.2 钢的渗碳,（1）直接淬火法,0,T,回火,淬火,820 850,180 200,t(h),加热,3 9h,930渗碳,直接淬火工艺,预冷,预
3、冷作用：减少变形 降低A中含碳量,9.2 钢的渗碳,（2）一次淬火法,渗碳缓冷后重新加热淬火,9.2 钢的渗碳,四、渗层组织,P+Fe3C,F + P少,P,P+F,渗碳时组织：,A,缓冷后组织：,过共析,共析,亚共析,心部,淬火后组织：,高碳M + Fe3 C +Ar,低碳M +F（少量）,硬度：,理想渗层组织：隐针M + 弥散细小Fe3 C +少量均匀Ar,9.2 钢的渗碳,1%C P+Fe3C,0.2%C F + P少,表面,中心,零 件,P,P+F,9.2 钢的渗碳,渗层厚度：一般0.52mm质量检查：渗层深度 硬度 金相组织,9.2 钢的渗碳,五、常见渗碳方法 气体渗碳 液体渗碳 固
4、体渗碳 高频渗碳 真空渗碳 电解渗碳 流态床渗碳,9.2 钢的渗碳,（1）气体渗碳,9.2 钢的渗碳,盐浴组成：（1）加热介质，即NaCl和KCl；（2）催渗剂，即Na2CO3；（3）供碳介质，即尿素(NH2)2CO和木炭粉。,（2）液体渗碳,固体渗碳剂通常由木炭(90左右)和催渗剂(如BaCO3、CaCO3或Na2CO3等，10左右)组成，呈粒状。将零件埋入渗剂中，密封渗碳箱并加热到渗碳温度后，箱中存在的氧与木炭将发生下列反应:,（3）固体渗碳,（3）固体渗碳,固体渗碳的优点： （1）可适用于各种零件，尤其是小量生产；（2）可使用各种普通的加热炉，设备费用低；（3）渗后慢冷，工件硬度低，有利
5、于渗碳后的切削加工。缺点：（1）不适于浅渗层零件的生产；（2）表面碳含量很难精确控制；（3）渗后不能直接淬火；（4）渗碳时间长，劳动条件差。,（3）固体渗碳,六、渗碳层深度的测量,两种渗层深度的定义： （1）全渗层深度：由渗层的表面至刚到达心部时的垂直距离； （2）有效渗层深度：零件经渗碳淬火后由表面至硬度为Hv550(或HRC56)的最远一点的垂直距离。,测量方法：,（1）化学分析法：从试样表面至心部逐层取样后进行化学(或光谱)分析的方法;,（2）金相法有宏观金相法和显微金相法之分;（3）硬度法：Hv550、 HRC50,9.2 钢的渗碳,七、渗碳热处理的常见缺陷,（1）表面硬度偏低；（2）
6、渗层深度不够或不均匀；（3）金相组织不合格，例如渗层出现网状碳化物或大块状碳 化物；晶粒粗大，渗层残余奥氏体过多；心部铁素体过多，等等；（4）渗碳层出现内氧化；（5）零件变形超差；（6）心部硬度过高。,9.2 钢的渗碳,八、渗碳的机械性能,1、硬度和耐磨性,表面硬度的提高对于抵抗均匀磨损（或磨耗)直接有益，但对抵抗接触疲劳却不一定有直接的作用。提高接触疲劳抗力的关键是要形成足够深的有效硬化层，使最大切应力处的应力不超过渗层的剪切强度。此外，在表面层造成残余压应力以部分地抵消最大切应力也是提高接触疲劳抗力的有效办法。,2、冲击韧性和断裂韧性,钢经渗碳后冲击韧性和断裂韧性都会降低，并且表面碳含量越高、渗层越深，这两种性能降低得也越多。,9.2 钢的渗碳,3、疲劳强度,渗碳可提高疲劳强度。高碳的渗层发生马氏体转变比心部晚，而且其马氏体的比容比心部大得多，使表层存在较大的残余压应力。这种残余压应力可以抵消相当一部分由于外加负载在表层引起的拉应力，从而提高疲劳强度；另外，渗层的高强度也有助于疲劳强度的提高。,9.2 钢的渗碳,
