渗碳与渗氮一般是指钢的表面化学热处理% [5 \: _+ F S7 g2 h8 D
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渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。可分为固体.液体.气体渗碳三种。应用较广泛的气体渗碳,加热温度900-950摄氏度。渗碳深度主要取决于保温时间,一般按每小时0.2-0.25毫米估算。表面含碳量可达百分之0.85-1.05。渗碳后必须热处理,常用淬火后低温回火。得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。7 v. X' y5 l Z. W. l
渗碳钢的化学成分特点
4 a' }* W* K I( H (1)渗碳钢的含碳量一般都在0.15--0.25%范围内,对于重载的渗碳体,可以提高到0.25--0.30%,以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。但含碳量不能太低,否则就不能保证一定的强度。
4 c. T+ E, B5 k3 `, @ W3 V (2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性,细化晶粒,强化固溶体,影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。
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V1 m+ A( }( }4 t常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类。 \1 n8 \8 M1 f/ W4 K) i
(1)碳素渗碳钢中,用得最多的是15和20钢,它们经渗碳和热处理后表面硬度可达56--62HRC。但由于淬透性较低,只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等。
9 z I; j; I+ ~# b (2)低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。8 s* W( j8 y/ J$ q1 s
(3)中合金渗碳钢如20Cr2Ni4、18Cr2N4W、15Si3MoWV等,由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性,主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件,如航空发动机的齿轮、轴等。* b/ J# n: @9 q1 G4 g$ ^
2 H a: T! {7 V渗碳工艺是一个十分古老的工艺,在中国,最早可上溯到2000年以前。起先是用固体渗碳介质渗碳。在20世纪出现液体和气体渗碳并得到广泛应用。后来又出现了真空渗碳和离子渗碳。到现在,渗碳工艺仍然具有非常重要的实用价值,原因就在于它的合理的设计思想,即让钢材表层接受各类负荷(磨损、疲劳、机械负载及化学腐蚀)最多的地方,通过渗入碳等元素达到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度及耐蚀性﹐而不必通过昂贵的合金化或其它复杂工艺手段对整个材料进行处理。这不仅能用低廉的碳钢或合金钢来代替某些较昂贵的 4 G _4 l8 Q6 \. t3 ]
高合金钢,而且能够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。因此,完全符合节能、降耗,可持续发展的方向。 近年来,出现了高浓度渗碳工艺,与传统工艺在完全奥氏体区(温度在900~950℃,渗碳后表面碳质量分数为0.85%~1.05%)进行渗碳不同,它是在Ac1~Accm之间的不均匀奥氏体状态下进行,其渗层表面碳浓度可高达2%~4%。其结果可获得细小颗粒碳化物均匀、弥散分布的渗层。其渗碳温度降至800℃~860℃温度范围,可实现一般钢材渗碳后直接淬火;由于高浓度渗碳层含有很高数量(20%~50%)的弥散分布的碳化物,故显示出比普通渗碳更优异的耐磨性、耐蚀性,更高的接触与弯曲疲劳强度,较高的冲击韧度、较低的脆性及较好的回火稳定性。该工艺还具有适用性广、对设备无特殊要求等优点,具有较高的经济效益和实用价值,近年来在国内外获得竞相研究与开发。
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