QJ410325-2015 S-20CrMnTiH合金渗碳齿轮钢技术规范

B3100JQAQ(2015)003 QJ410325

上海汽车变速器有限公司

企业标准

QJ410325-2015

S-20CrMnTiH 合金渗碳齿轮钢技术规范

2015-02-28发布 2015-02-29实施

上海汽车变速器有限公司发布

QJ410325-2015

前言

本标准是根据GB/T 1.1－2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的基本规定和格式要求进行制定的。

本标准由上海汽车变速器有限公司提出。

本标准由上海汽车变速器有限公司标准化室归口。

本标准起草单位：上海汽车变速器有限公司技术中心。

本标准主要起草人：马森林。

S-20CrMnTiH合金渗碳齿轮钢技术规范

1 范围

本技术规范按照GB/T 5216，ISO 683，ISO 6336-5等相关材料标准制定，主要适用于可控气氛渗碳或碳氮共渗齿轮类零件。本技术规范适用于直径为25~100mm的热轧钢材。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸浸检验法

GB/T 225 钢的淬透性末端淬火试验方法

GB/T 231.1 金属布氏硬度试验第1部分：试验方法

GB/T 702 热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差

GB/T 1979 结构钢低倍组织缺陷评级图

GB/T 5216 保证淬透性结构钢

GB/T 3077 合金结构钢

GB/T 4162 锻轧钢棒超声波检验方法

GB/T 13299 钢的显微组织评定方法

GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法

GB/T 222 钢的化学分析用试样取样方法及成品化学成分允许偏差

ASTM A534 耐磨轴承用渗碳钢

ASTM E45 钢中非金属夹杂物显微评定方法

ASTM E112 金属平均晶粒度测定方法

3 尺寸、外形、重量及允许偏差

3.1尺寸允许偏差

3.1.1热轧不剥皮材料：尺寸及允许的尺寸偏差按照GB/T 702 I或者II组执行。

3.1.2银亮剥皮材（仅适用于?30~?70mm）的钢棒，则按照下表1执行。

表1

3.2钢材按实际重量交货。

技术要求

4.1 钢的牌号及化学成分（熔炼分析）应符合表2规定。

表2 wt ％

(a) 产品分析化学成分允许偏差按照GB/T 222规定执行，其中 S: +/-0.005%, Al: +/-0.005% (b) 钢材控制氢含量≤0.00025%；

4.2.1本钢种为Al 脱氧本质细晶粒钢，不允许添加Ca 及其合金；冶炼方法为电弧炉EAF(或者转炉

BOF)+真空精炼。本钢种必须满足热顶锻钢材要求.

4.2.2 采用带电磁搅拌连铸+底部浇注工艺，连铸坯到钢棒的断面收缩比应满足：直径为Φ50mm 以

下时，应≥30；（2）直径为Φ51～100mm 时，应≥10。

材料供应商应在质量保证书中注明材料的连铸坯的尺寸。

4.3交货热处理状态

热轧不退火状态要求硬度≤269HB；热轧退火状态要求硬度≤255HB 。

4.4加工用途

应在订货合同注明。

4.5低倍组织

钢材的横截面酸浸低倍组织试片或淬火断口不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、过烧、有害夹杂、翻皮和白点等对加工和使用有害的缺陷。允许白亮带，但不允许存在白心、中心孔洞。酸浸低倍组织按照GB/T 226检测和GB/T 1979评级。应符合表3规定。

表3

中心黑心按照GB/T1979评级图5评定，≤1.0级

取样规则：每批，开始和终了坯料或终轧的头与尾分别取样。

4.6非金属夹杂物

除非得到上海汽车变速器有限公司技术中心材料工程师的书面批准，非金属夹杂应满足4.6.1和4.6.2的规定。

4.6.1 方法1：按照ASTM E45 A法，表1和评级图III检验钢材的非金属夹杂物，见表4。

表4 非金属杂物

方法2：按照DIN 50602评定尺寸指数，Size index ≤ 4。

4.6.2 按照DIN 50602, K法评定氧化物夹杂特性值，应满足表5要求。

表5

4.7 奥氏体晶粒度

按照ASTM E112，经过925℃/8小时渗碳处理后（渗碳法），奥氏体晶粒度为5~8级。特殊情况下，仲裁评定，1150+/-20℃/30分钟，空冷处理，获得均匀初始条件后再进行检测。

4.8 末端淬透性

除非得到上海汽车变速器有限公司技术中心材料工程师的书面批准，材料的末端淬透性应满足如下规定。

样坯经过925℃±10℃正火处理后，加工成末端淬透性试样，试样经过925℃±5℃/30分钟淬火，必须达到下表要求：GB/T225制备试样，样坯经过910±10℃正火处理后，加工成末端淬透性试样，试样经过880±5℃淬火，达到表6要求：

表6 试样末端淬透性技术要求

同一批钢材，末端淬透性同一距离位置的淬透性离散度应≤4HRC。

4.9带状组织评判方法

4.9.1 钢棒取样，从表面到1/2半径处检测。

4.9.2 试样经950±10℃加热保温1小时后空冷，（必要时可再经600±10℃等温1小时空冷，）在

平衡组织（F+P）下，按照GB/T 13299评定要求≤3.0级。

4.9.3 带状组织的仲裁评判方法：按照ASTM A534 S5 检测，硬度差值应≤6HRC。

4.10超声探伤

钢材必须经100%超声波探伤，确保钢材内部无明显缺陷。按照GB/T 4162进行超声波检测A级合格（按0. 2mm平底孔标准）；

4.11表面质量

钢材表面必须100%涡流探伤，应符合GB/T 3077中6.6、表5及表6中高级优质钢的规定。

5试验方法

每批钢材的试验方法按表7的规定执行

表7

6检验规则、包装、标记和质量证明书

按照GB/T 3077有关规定执行。

不允许不同冶炼炉号或不同轧制号的材料同捆包装。

渗碳工艺介绍

渗碳定义渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。简介渗碳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。原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。 ②吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为 HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。渗碳工艺 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。

渗碳层深度

渗碳层深度渗碳层深度(Caｒbｕrized case dｅpth)就是由渗碳工件表面向内至碳含量为规定值处(一般为0。4%Ｃ)得垂直距离。渗碳层(Ｃarburiｚｅd caｓe)就是指渗碳工件含碳量高于原材料得表层。某渗碳层深度得测量有维氏硬度法、断口法与金相法、维氏硬度法直接反映了零件得力学性能(硬度),就是国家标准指定得唯一仲裁方法,但因操作复杂效率低而较少被采用,生产中一般用断口法与金相法。断口法常用于零件炉前检查,便于控制零件出炉时间;金相法则就是渗碳后对零件进行相应热处理,通过分析热处理后得组织来判定渗碳层得深度,就是生产中常用得测试零件渗碳层深度得方法。中文名渗碳层深度外文名 Caｒburizｅdｃaｓe dｅpth 学科冶金工程领域冶炼释义渗碳工件表面向内至碳含量得距离应用１8Cr２Ni4WA钢目录

2. ?维氏硬度测定法简介 3. 4总结简介编辑低碳钢与合金钢渗碳时得主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中得碳浓度要低,其组织与硬度略有不同,但对渗碳层深度测量无影响、由于渗碳层具有变化得碳浓度,其由表及里逐渐减小,退火状态得渗碳层由表及里由以下三个区域组成: ①过共析层组织为珠光体＋二次渗碳体; ②共析层组织为珠光体; ③亚共析渗碳层过渡层,组织为珠光体+铁素体。珠光体逐渐减少,铁素体逐渐增加,直到心部原始组织(珠光体＋铁素体),渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织,较容易区分。飞机防扭臂销棒材料为1８Cr2Ni４WA钢,要求在外径φ３8、5ｍm得两端各40mm内渗碳,渗碳层深度为1.0~1、４mm、采用气体渗碳法对该零件进行渗碳,对渗碳后过程试样水淬打断,测定渗碳深度为1。2mｍ,深度符合要求,零件及随炉试样出炉。随炉试样经正火后测定渗碳层深度为０.９mm,渗碳层深度不符合要求,零件判定为不合格。为此,针对炉前测定合格、随炉试样正火后检测为不合格,且两者测定深度相差0、3ｍm得情况,开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试得分析与探讨[1］。渗碳后热处理工艺与组织编辑渗碳后淬火及组织渗碳过程试样φ8mm×100mm随零件经920±10℃渗碳约６１5ｍｉn后出炉水淬打断,表面渗碳层组织为粗针状马氏体加较多得残余奥氏体与少量碳化物,而心部组织为低碳马氏体(板条状马氏体),由于淬火温度高,心部几乎没有析出铁素体。在1０～４0倍得读数显微镜下直接观察断面,外层(渗碳层)就是银亮且带闪光点得一圈,内层(心部组织)为均匀得浅灰色,两者界限分明、但此法易将亚共析过渡层与心部组织交接处混为一体,造成对渗碳深度过深得误判。渗碳后退火及组织随炉金相试样Φ3８mm×40mm经８50±10℃加热并保温50~55min,随炉冷却到400℃后出炉,从表面到心部均可得到马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体析出,但在金相显微镜下观察其界限往往不甚清晰。渗碳后正火及组织 18Cｒ2Nｉ４ＷA钢试样渗碳后出炉空冷得淬透直径达Φ７5mm,从表面到心部均为马氏体。其表层为高碳马氏体,心部为低碳马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体

渗碳层深度

渗碳层深度渗碳层深度（Carｂurized caseｄｅpｔh)就是由渗碳工件表面向内至碳含量为规定值处(一般为0、4％C）得垂直距离。渗碳层（Ｃarbｕrｉzeｄcase）就是指渗碳工件含碳量高于原材料得表层。某渗碳层深度得测量有维氏硬度法、断口法与金相法.维氏硬度法直接反映了零件得力学性能（硬度),就是国家标准指定得唯一仲裁方法，但因操作复杂效率低而较少被采用，生产中一般用断口法与金相法。断口法常用于零件炉前检查,便于控制零件出炉时间；金相法则就是渗碳后对零件进行相应热处理，通过分析热处理后得组织来判定渗碳层得深度，就是生产中常用得测试零件渗碳层深度得方法。中文名渗碳层深度外文名 Carｂｕriｚed cａse ｄepth 学科冶金工程领域冶炼释义渗碳工件表面向内至碳含量得距离应用 18Cr2Ni４WA钢目录

2. ?维氏硬度测定法简介 3. 4总结简介编辑低碳钢与合金钢渗碳时得主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中得碳浓度要低,其组织与硬度略有不同,但对渗碳层深度测量无影响。由于渗碳层具有变化得碳浓度,其由表及里逐渐减小，退火状态得渗碳层由表及里由以下三个区域组成： ①过共析层组织为珠光体+二次渗碳体; ②共析层组织为珠光体; ③亚共析渗碳层过渡层,组织为珠光体+铁素体。珠光体逐渐减少,铁素体逐渐增加，直到心部原始组织(珠光体+铁素体),渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织，较容易区分. 飞机防扭臂销棒材料为18Cr2Ｎｉ４ＷA钢，要求在外径φ３8、５mｍ得两端各4０ｍm内渗碳,渗碳层深度为1、0～1、４mｍ。采用气体渗碳法对该零件进行渗碳，对渗碳后过程试样水淬打断,测定渗碳深度为1、２ｍm,深度符合要求，零件及随炉试样出炉。随炉试样经正火后测定渗碳层深度为0、９mｍ,渗碳层深度不符合要求，零件判定为不合格。为此,针对炉前测定合格、随炉试样正火后检测为不合格，且两者测定深度相差0、３mm得情况,开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试得分析与探讨[1］。渗碳后热处理工艺与组织编辑渗碳后淬火及组织渗碳过程试样φ8ｍm×100ｍm随零件经92０±１0℃渗碳约61５miｎ后出炉水淬打断,表面渗碳层组织为粗针状马氏体加较多得残余奥氏体与少量碳化物,而心部组织为低碳马氏体（板条状马氏体）,由于淬火温度高,心部几乎没有析出铁素体。在10~４0倍得读数显微镜下直接观察断面,外层(渗碳层）就是银亮且带闪光点得一圈,内层（心部组织）为均匀得浅灰色，两者界限分明。但此法易将亚共析过渡层与心部组织交接处混为一体，造成对渗碳深度过深得误判。渗碳后退火及组织随炉金相试样Φ38mm×４０mm经850±10℃加热并保温50~55ｍin,随炉冷却到400℃后出炉,从表面到心部均可得到马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体析出,但在金相显微镜下观察其界限往往不甚清晰. 渗碳后正火及组织 18Cｒ2Ni4WA钢试样渗碳后出炉空冷得淬透直径达Φ75ｍｍ，从表面到心部均为马氏体。其表层为高碳马氏体，心部为低碳马氏体,在高碳区与基体交界处经常有针状贝氏体析出,故渗碳深度得测定一般就是从表面直到贝氏体结束处,但在金相显微镜下其界限仍然模糊。

钢的渗碳硬化深度的检测方法

钢的渗碳硬化深度的检测方法 1.适用范围此规格规定了钢的渗碳淬火或碳氮共渗淬火时的硬化层深度（以下，称硬化层）的检测方法。备注：1 此规格出自以下规格 JIS B 0601 表面粗糙度—定义及表示 JIS G 0201 钢铁用语（热处理） JIS G 0202 钢铁用语（试验） JIS Z 2244 维氏硬度检测方法 JIS Z 2244 洛氏硬度检测方法 2 与此规格相对应的国际规格如下所示。 ISO 2639: 1982 Steel-Determination and verification of the effective depth of carburized and hardness case 3 附表是有效硬化层深度的辅助检测方法。 2.用语的定义此规格使用的主要用语的定义，除出自JIS G 0201 及JIS G 0202 之外，还出自以下几项（1）有效硬化层深度淬火后，或用不超过200℃的温度进行挥霍的硬化层的表面开始，到表1所示的界限硬度的位置的距离。但是，关于非硬化区域的硬度超出维氏硬度450时，根据双方协议，也可以使用超出维氏硬度550（维氏硬度25刻度的）界限硬度。 (2)全硬化层深度从硬化层的表面开始，到硬化层与素材的物理性质或是化学性质几乎没有差异时的位置的距离。备注：这里所说的物理性质用硬度，化学性质用宏观组织来判定。（3）硬度推移曲线从硬化层表面开始的，表示垂直距离和硬度之间关系的曲线。 3.测定方法的种类 3.1硬度试验测定方法对试验块的断面通过硬度检测来测定硬化层深度的方法。 3.2宏观组织试验测定方法吧试验块的断面腐蚀后，在低倍率的放大镜下进行观察，测定硬化层深度的检测方法。备注：硬化层深度的检测方法，一般使用硬度试验的测定方法，要是简单一点的话，就用宏观组织试验测定方法。 4.试验品试验品原则上使用产品本身。但是，不得已时也可以使用与产品同种条件下的同一钢种的钢材。 5.硬度试验检测方法 5.1 把试验品沿与硬化层垂直的方向切开，把切开面研磨后作为被检测面。切割或是研磨时，注意不要对被检测面的硬度造成影响，同时，不要使边部变圆。 5.2 关于被检测面，根据JIS Z 2244 的维氏硬度试验或由双方协定进行洛氏试验力硬度试验，制作硬度推移曲线，根据此曲线测定有效硬化层或是全硬层深度。这时，维氏硬度试验的试验荷重，原则上使用2.9N.但是，如有必要，也可使用0.98~98.1N的荷重。 5.3 硬度推移曲线的制作，如下所示。（1）在需要做测定的被检测面，沿与表面相垂直的直线，依次检测硬度，制作硬度推移曲

硬质合金的焊接方法

硬质合金的焊接方法硬质合金的性能主要有密度、矫顽力、硬度、抗弯强度。为改善现有硬质合金的质量，要进一步发展新技术、新工艺、新设备和新材料。在新的工艺和新的设备方面，最近发展起来的有喷雾干燥，搅拌球磨等。在改进现有和寻找新材料方面，主要有涂层硬质合金、细晶硬质合金。那么硬质合金的焊接方法包括以下几点： 1、焊接式切削刀具结构应具有足够的刚性足够的刚性是以最大允许的外形尺寸以及采用较高强度的钢号和热处理来保证. 2、硬质合金刀片应固定牢靠硬质合金焊接刀片应有足够的固定牢靠程度,它是靠刀槽及焊接质量来保证的,故要根据刀片形状及刀具几何参数选择刀片镶槽形状. 3、认真检查刀杆。在将硬质合金刀片焊接至刀杆上以前须要对刀片,刀杆进行必要的检查,首先应检查刀片支承面不能有严重弯曲.硬质合金焊接面不得有严重渗碳层,同时还应将硬质合金刀片表面及刀杆镶槽中的污垢进行清除,以保证焊接牢靠. 4、合理选用焊料为了保证焊接强度,应选择合适的焊料.在焊接过程中,应保证良好的湿润性和流动性,并排除气泡,使焊接与合金焊接面充分接触,无缺焊现象. 5、正确选择焊接用熔剂建议采用工业硼砂,在使用前应在烘干炉中进行脱水处理,然后进行碾碎,过筛去除机械杂物,待用. 6、选用网状补偿垫片在焊接高钛低钴细颗粒合金及焊接长而薄的合金刀片时,为减少焊接应力,建议采用厚度为0.2--0.5mm的薄片或网孔径2--3mm的网状补偿垫片进行焊接. 7、正确采用刃磨方法由于硬质合金刀片脆性较大,对裂纹形成敏感性强,所以刀具在刃磨过程中应避免过热或急冷,同时还要选择合适粒度的砂轮及合理的磨削工艺,避免产生刃磨裂纹,影响刀具使用寿命. 8、正确安装刀具在安装刀具时,刀头伸出刀架的长度应尽量小,否则,容易引起刀具震动,从而损坏合金片. 9、正确重磨、研磨刀具刀具使用达到正常磨钝时,必须进行重磨,重磨后的刀具,一定要用油石对刃口及刀尖圆角进行研磨,这样会提高刀具的使用寿命及安全可靠性.

渗碳层深度

渗碳层深度令狐采学渗碳层深度（Carburized case depth）是由渗碳工件表面向内至碳含量为规定值处（一般为0.4%C）的垂直距离。渗碳层（Carburized case)是指渗碳工件含碳量高于原材料的表层。某渗碳层深度的测量有维氏硬度法、断口法和金相法。维氏硬度法直接反映了零件的力学性能（硬度），是国家标准指定的唯一仲裁方法，但因操作复杂效率低而较少被采用，生产中一般用断口法和金相法。断口法常用于零件炉前检查，便于控制零件出炉时间；金相法则是渗碳后对零件进行相应热处理，通过分析热处理后的组织来判定渗碳层的深度，是生产中常用的测试零件渗碳层深度的方法。中文名渗碳层深度外文名 Carburized case depth 学科冶金工程领域冶炼释义渗碳工件表面向内至碳含量的距离

应用 18Cr2Ni4WA钢目录 1. 1 简介 2. 2 渗碳后热处理工艺与组织 3. ?渗碳后淬火及组织 4. ?渗碳后退火及组织 5. ?渗碳后正火及组织简介编辑

低碳钢与合金钢渗碳时的主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中的碳浓度要低,其组织和硬度略有不同，但对渗碳层深度测量无影响。由于渗碳层具有变化的碳浓度，其由表及里逐渐减小，退火状态的渗碳层由表及里由以下三个区域组成： ①过共析层组织为珠光体+二次渗碳体； ②共析层组织为珠光体； ③亚共析渗碳层过渡层，组织为珠光体+铁素体。珠光体逐渐减少，铁素体逐渐增加，直到心部原始组织（珠光体+铁素体），渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织，较容易区分。飞机防扭臂销棒材料为18Cr2Ni4WA钢，要求在外径φ38.5mm 的两端各40mm内渗碳，渗碳层深度为1.0～1.4mm。采用气体渗碳法对该零件进行渗碳，对渗碳后过程试样水淬打断，测定渗碳深度为1.2mm，深度符合要求，零件及随炉试样出炉。随炉试样经正火后测定渗碳层深度为0.9mm，渗碳层深度不符合要求，零件判定为不合格。为此，针对炉前测定合格、随炉试样正火后检测为不合格，且两者测定深度相差0.3mm的情况，开展了渗碳后热处理工艺、组织与深度测试的分析与探讨[1] 。渗碳后热处理工艺与组织编辑渗碳后淬火及组织渗碳过程试样φ8mm×100m m随零件经920±10℃渗碳约615min后出炉水淬打断，表面渗碳层组织为粗针状马氏体加较多

硬质合金烧结原理

硬质合金烧结原理所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1烧结过程的分类烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2烧结过程的基本变化硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3烧结过程的基本阶段硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段：１．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。 2）粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。 3）粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。 2．固相烧结阶段（800℃--共晶温度）在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。 3．液相烧结阶段（共晶温度--烧结温度）

金属表面热处理渗碳工艺对比

金属表面热处理渗碳工艺的对比一、热处理发展历史在实用生产技术发展上值得回顾的有：①1890年英国首次公布了制备不可燃气氛发生炉的专利，该气氛用于金属的光亮热处理，德国的A．富利1921年申请了在井式炉中通氨渗氮的专利。②P．P．阿诺索夫在1837年就倡导用气体渗碳法，而经过100年后（1935年）前苏联的利哈乔夫汽车厂才有了第一台用煤油裂解气的罐式连续渗碳炉；直到20世纪50年代才逐步取代了固体渗碳和用氰盐的液体渗碳。③前苏联的G．V．沃罗格金在20世纪40年代逐步把感应加热技术应用到炼钢、锻造加热和表面淬火热处理等领域。④20世纪40年代末出现了用LiCl露点仪的碳势可控渗碳。⑤离子渗氮于20世纪30年代在德国就有了专利，而KlÊ；ckner公司是在20世纪50年代末才开发出商品设备，并推向工业应用。⑥20世纪60年代初瑞士的H．魏斯发明了在井式炉中的CARBOMAAG滴注可控渗碳法。⑦20世纪60年代中期，用吸热式气（载气）、甲烷或丙烷（作富化气）并用CO2红外仪测控炉气碳势的可控渗碳在汽车工业中得到推广。与此同时第一代的冷壁式真空加热油中淬火炉和真空渗碳炉问世。⑧20世纪50年代开发，60年代推广的被称作Tenifer或Tufftride商品名称的盐浴氮碳共渗，使渗氮周期由数十小时缩短到1h～2h，可明显提高传动件的抗疲劳、耐磨性和抗咬合能力；由于处理温度低（＜580℃），工件畸变小，其缺点是所用氰盐剧毒、废盐废水需妥善处理。⑨为避免使用剧毒的氰盐，20世纪60年代后期开发出了NH3＋吸热式气（Nikotrier）和NH3＋CO2（Nitroc）在570℃的井式或箱式炉中施行的气体氮碳共渗法，随后在汽车曲轴、低载齿轮等零件上获得广泛应用。⑩20世纪50年代高分子聚合物溶液开始用做淬火剂。最早使用的此类聚合物是聚乙烯醇（PVA），以0.1%～0.3%的浓度用做感应加热件的喷冷淬火，其冷却能力介于水油之间，不易燃、无污染。20世纪60年代美国联碳公司推出UCON（PAG）系列合成淬火剂，可代替油用于铁和非铁合金的淬火及固溶处理的冷却。随后又有一系列其它类别的合成淬火剂商品问世。⑾高、中、工频以及超音频和超高频、超高频脉冲感应加热表面热处理工艺广泛应用。各种静态固体电路高频、大功率电源相继问世，全自动程控多工位淬火机床和自动装卸料机械手或机器人获得工业应用。?⑿20世纪80年代氧探头逐步代替红外仪用于炉气碳势控制的传感器和计算机仿真自适应控制、无损检测技术、机器人装卸结合，使大批量生产的汽车零件的渗碳、淬火、清洗、回火、质检全过程实现自动化和无人作业。?⒀20世纪90年代，欧洲IpsenInternational、ALD和ECM等公司相继推出低压渗碳、低压离子渗碳和高压气淬的周期炉和半连续生产线，为提高效率、改善质量、减少畸变和保护环境作出了贡献，为汽车工业热处理未来提供了前景。近20年来，热处理新技术的大量涌现，为机器制造业的发展、机械产品质量的提高、热处理企业的技术改造积累了大量的技术储备，为热处理生产技术的进步提供了广阔前景。二、氨气的作用：提高淬透性渗碳淬火后的齿轮零件正常的组织应该是马氏体与残余奥氏体，但在实际生产中经常发现在渗碳淬火件的表层出现连续、断续的黑色组织或沿晶界分布的黑色氧化物。普遍的理论认为是由于内氧化使合金元素贫化、淬透性下降导致形成屈氏体类组织，这类组织就被称为非马氏体组织。非马氏体组织深度如果超标严重，反映在力学性能上就是出现零件表面硬度低头的现象，影响硬度梯度。在实际使用中会降低齿轮的耐磨性和疲劳寿命，危害比较严重。尽可能选择含Cr、Mo、V、Mn和Ni等高淬透性的低碳合金钢作为齿轮原材料。对渗碳后的零件采取剧烈的冷却方式(比如强力搅拌)可以有效地减少非马氏体组织，但前提是不能使零件

齿轮表面渗碳及渗碳深度

仪器在400倍以上的放大倍数下测量压痕。测定应在各方约定的位置上，在制备好的试样表面上的两条或更多条硬化线上进行，并绘制出每一条线的硬度分布曲线二．齿轮固体渗碳工艺 (一)渗碳剂的成份及其作用：固体渗碳剂主要是由木炭粒和碳酸盐(BaCO3或Na2CO3等组成。木炭粒是主渗剂，碳酸盐是催渗剂。木炭颗粒均匀，并要求3—6mm左右的占80%，1—3mm左右占20%左右，1mm以下的不大于1%，如果是大零件渗碳，大颗粒木炭应多些，小零件，小颗粒应多些。常用的渗碳剂成份如表1所示。常用渗碳剂的成份渗碳加热时，炭与其间隙中的氧作用(不完全燃烧)，生成一氧化碳。 2C+O2—→2CO 一氧化碳在渗碳条件下，是不稳定的。活性碳原子被钢件表面吸收，并向内部扩散。整个反反应过程可用下式示意表示：C+CO2—→2CO—→CO2+[C]单独用木炭进行渗碳，周期长，效果差，为了增加渗碳剂的活性，增加活性碳原子数量，一般加入一定数量的碳酸盐作为催渗剂。催渗剂在高温下与木碳产生如下反应：BaCO3+C—→BaO2+CO Na2CO3 + C(木炭) —→ Na2O + 2CO 2CO —→ CO2 + [C]渗碳过程中，木炭受到了烧损，但催渗剂分解氧化物，在开箱冷却时与空气接触，如按下方程式进行还原，这使催渗剂消耗大为减少。BaO+CO2—→BaCO3，Na2O+CO2—→Na2CO3 为了提高催渗剂再生效果，在此介绍一种有效的方法，即将高温下倒出来的渗碳剂，立刻用水喷洒(水的重量是渗碳剂重量的4—5%)。通过这样的处理，碳酸盐可得较完全的再生，其原因是：BaO+CO2—→BaCO3这个过程随温度下降而缓慢，如果在高温下喷水，就能使BaO变成氢氧化钡，而氢氧化钡向碳酸钡转变

硬质合金基础知识

硬质合金基础知识 1概述 1.1 硬质合金定义硬质合金是由难熔金属硬质化合物和金属粘结剂经过粉末冶金方法而制成的。其中难熔金属化合物有碳化钨（WC）、碳化钛（TiC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)等。粘结金属有铁（Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等。 1.2 硬质合金的性能及用途硬质合金具有熔点高、硬度高、屈服强度高；良好的耐磨性、导热性、抗腐蚀性、抗氧化性等特殊的优良性能，广泛地应用于切削刀具、耐磨零件、模具材料、矿用齿、石油控制件等方面。 1.3 硬质合金的分类按照硬质合金的用途，可分为：（1）切削工具：用作各种各样的切削工具。如：焊接刀具、数控刀具、整体硬质合金钻头、PCB等。我国切削工具的硬质合金用量约占整个硬质合金产量的1/3。（2）矿用工具：主要用于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头，矿山油田用潜孔钻、牙轮钻以及截煤机截齿，建材工业冲击钻等。我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的25%。（3）模具：拉丝模、冷镦模、挤压模、冲压模、拉拔模以及轧辊等。用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的8%，（4）结构零件：如压缩机活塞、车床夹头、磨床心轴、轴承轴颈等。（5）耐磨零件：如喷嘴、导轨、柱塞、球、轮胎防滑钉、铲雪机板等。（6）耐高压高温用腔体：顶锤、压缸等制品。（7）其他用途：如表链、表壳、高级箱包的拉链头、硬质合金商标等。 2. 硬质合金生产流程

3 硬质合金性能与应用硬质合金性能指标：包括材质检测和外观尺寸检测。 ?密度D—密度是单位体积重量； ?硬度HRA、HV—表征合金抵抗变形和磨损的能力； ?相对磁饱和Ms%—现代硬质合金生产总碳控制是通过合金的磁饱和来实现的； ?矫顽磁力Hc—主要决定于钴层厚度，同时与钴相分布的均匀性和合金的碳含量有关； ?抗弯强度TRS—表征合金在弯曲负荷的作用下，试样完全断裂时的极限强度。 ?冲击韧性a k—试样破断时的冲击消耗功与所测试样横截面积之比值。固溶度越大，冲击韧性越大。 ?金相—微观结构特征和缺陷。微观结构特征包括合金相成份、平均晶粒度和粒度组成，钴层厚度及其分布。缺陷包括孔隙度，夹杂，聚晶、夹粗、混料、钴池、渗碳、脱碳等。 ?尺寸——主要指合金的尺寸以及形位公差。 ?外观——主要指合金的外观颜色、缺口、掉边、凹坑等等。如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

表面渗碳处理介绍

表面渗碳处理介绍表面渗碳是一种常见的热处理方式，渗碳可以使零件表层得到高含碳量和一定的浓度梯度，提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，而心部仍保持良好的塑性及韧性。渗碳主要用于表面耐磨而承受冲击负荷的零件，用于处理低碳钢及低碳合金的零件，如机床主轴、风动工具，汽车、拖拉机齿轮。一般常见渗碳方式有以下三种： 1、固体渗碳：将零件和固体渗碳剂装入密封的渗碳箱中，在炉中加热至 900℃~950℃，保温足够长时间，活性碳原子渗入零件表层形成一定厚度的渗碳层。 2、气体渗碳：将零件置于密封的渗碳炉中，加热至900℃~950℃，向炉内加入易分解的有机液体（煤油、苯、甲醇）或直接通入渗碳气体（煤气、石油液化气等）产生活性碳原子渗入钢中形成渗碳表面。 3、液体渗碳：用液体介质（如碳化硅、成品渗碳剂）进行渗碳。发布于：2008年11月10日 09:03:00 表面渗碳处理介绍表面渗碳是一种常见的热处理方式，渗碳可以使零件表层得到高含碳量和一定的浓度梯度，提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，而心部仍保持良好的塑性及韧性。渗碳主要用于表面耐磨而承受冲击负荷的零件，用于处理低碳钢及低碳合金的零件，如机床主轴、风动工具，汽车、拖拉机齿轮。一般常见渗碳方式有以下三种： 1、固体渗碳：将零件和固体渗碳剂装入密封的渗碳箱中，在炉中加热至 900℃~950℃，保温足够长时间，活性碳原子渗入零件表层形成一定厚度的渗碳层。 2、气体渗碳：将零件置于密封的渗碳炉中，加热至900℃~950℃，向炉内加入易分解的有机液体（煤油、苯、甲醇）或直接通入渗碳气体（煤气、石油液化气等）产生活性碳原子渗入钢中形成渗碳表面。 3、液体渗碳：用液体介质（如碳化硅、成品渗碳剂）进行渗碳。发布于：2008年11月10日 09:03:00

渗碳处理技术详解

滲碳處理技術滲碳硬化乃表面硬化法之一種，屬於化學表面硬化法。滲碳者先於鋼之表面產生初生態之碳，而後使之滲入鋼之表面層，逐漸擴散入內部。初生態之碳乃由CO或CH4等氣體分解而得。CO之來源或由含有CO之氣體得之，或由固體滲碳劑之反應而產生於滲碳容器內，或者由含有氰化物之鹽浴得之。初生態之碳由鋼之表面擴散入內部時，鋼之溫度須增高至沃斯田鐵化溫層範圍內，使初生態之碳埂於擴散，蓋沃斯田鐵可溶解較多之〞C〞而肥粒鐵則溶解力極小，故滲碳溫度必須在Ac3要以上之溫度。以便滲碳作用得以進行。再配合各種熱處理法，使得鋼之去面生成高碳硬化心部低碳之低硬度層。使處理供具有表面硬而耐磨，心部韌而耐衝擊之性質。一、滲碳處理之種類與特點：（一）滲碳法之種類滲碳法按使用之滲碳劑而可分為如下三大類：（1）固體滲碳法：以木炭為主劑的滲碳法。（2）液體滲碳法：以氰化鈉（NaCN）為主劑之滲碳法。（3）氣體滲碳法：以天然氣、丙烷、丁烷等氣體為主劑的滲碳法。（二）滲碳法之比較（1）固體滲碳法

長處：（a）設備費便宜，操作簡單，不需高度技術。（b）加熱用熱源，可用電氣、瓦斯、燃料油。（c）大小工件均適，尤其對大形或需原滲碳層者有利。（d）適合多種少量生產。短處：（a）滲碳深度及表面碳濃度不易正確調節，有過剩滲碳的傾向。處理件變形大。（b）滲碳終了時，不易直接淬火，需再加熱。（c）作業環境不良，作業人員多。（2）液體滲碳法長處：（a）適中小量生產。設備費便宜。不需高度技術。（b）容易均熱、急速加熱，可直接淬火。（c）適小件、薄滲碳層處理件。（d）滲碳均勻，表面光輝狀態。短處：（a）不適於大形處理件的深滲碳。（b）鹽浴組成易變動，管理上麻煩。（c）有毒、排氣或公害問題應有對策。

自攻螺钉渗碳层深度的金相法测定

自攻螺钉渗碳层深度的金相法测定浏览次数：发布时间：2007-11-5 在我国的行业标准中，金相法对渗碳层的测定要求必须在退火状态下。这样，渗碳层与基体色泽界限明显，能比较直观、准备地测出渗碳层深度。但是，在实际情况下，有哪种渗碳零件是在退火状态下使用呢？这样测得的渗碳层在零件在工作状态下的渗碳层吗？能满足零件在工作状态时对渗层的要求吗？我们能不能用金相法对工作状态的渗碳零件直接测定其渗碳层呢？渗碳层深度测量有断口法——主要适用于较深层渗碳的炉前测定；显微硬度法——主要用于渗碳层深度的仲裁测定，能直接反映零件渗碳层深度；金相法——普遍用于对渗碳零件生产控制过程中。在 GB/T3098.5——2000自攻螺钉机械性能中，推荐用金相法测自攻螺钉的渗碳层深度，而显微维氏硬度法仅做仲裁。可见，用金相法测自攻螺钉的渗碳层是可行的，也是必要的。我公司生产的自攻螺钉，普遍采用材质为SWRCH18A、SWRCH22A钢，冷加工成型后，采用在网带炉里渗碳、直接淬火+低温回火工艺。由于自攻螺钉渗层比较浅，渗层深度容易控制，炉前检查一般由热处理技术员用火花鉴别法初步判定渗碳浓度及深度，做一定的定性分析，然后再送理化室做定量检测。下面，我们就以自攻螺钉ST6.3X22为例来谈谈用金相法直接测定自攻螺钉的渗碳层深度。一、取样按GB/T3098.5——2000自攻螺钉机械性能中的推荐规定，用金相法检测自攻螺钉渗碳层深度应在螺纹侧面上进行，测点应该在牙顶与牙底的距离之半处，对规格小于或等于ST3.9的自攻螺钉，应在牙底上进行试验。但是有的金相工作者在实际的工作中，喜欢在头部或头部支承面处取样，因为在头部或头部支承面渗碳层相对比较均匀，而且该处也比较光滑，能比较直观地测出渗层。但是，我个人认为这是不足取的，因为自攻螺钉在工作中，其渗碳层性能的直接体现应该是螺纹，因此我们应该在牙顶与牙底距离之半处取样。二、渗碳层分析我们都知道渗碳零件的渗碳层都具有变化的碳浓度，由表及里逐渐减少，它由特别典型的三个区域组成：过共析层、共析层、过渡层。对于浅层渗碳件自攻螺钉来说，过共析层在正常情况下是没有的，只存在共析层和过渡层。该自攻螺钉采用的热处理参数为：渗碳（温度约880℃）→预冷淬火（温度约840℃）→回火（温度约200℃）。其表面碳浓度为：共析层含碳量0.5%—0.8%，组织为隐针回火马氏体+少量极细针回火马氏体；过渡层（亚共析层）含碳量0.18%—0.5%，组织为极细针状回火马氏体+针状回火马氏体＋板条回火马氏体+少量铁素体。三、渗碳层深度的确定对于渗碳自攻螺钉来说，要确定其渗碳层深度必找出共析层及过渡层界限。现在，我们就沿该螺钉轴向剖开，做成金相试样（腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液）测定其渗碳层深度。金相法测定渗碳层的深度是建立在渗碳层组织的变化基础上。含碳量在0.18%左右的自攻螺钉经预冷至

硬质合金

1 硬质合金的概念硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的难熔金属碳化物(WC、TiC、CrZC3等)为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的铁族金属(Co、Mo、Ni等)作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料[1]。硬质合金也是由难熔金属硬质化合物（硬质相）和粘结金属经粉末冶金方法制成的高硬度材料[2]。难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第IV、V、VI族中过渡元素的碳化物，氮化物，硼化物和硅化物。硬质合金中广泛使用的是碳化物，主要是碳化钨和碳化钽。这些碳化物的共同特点是：熔点高，硬度高，化学稳定性好，热稳定性好，常温下与粘结金属的相互溶解作用很小等。粘结金属应当符合下列要求：硬质合金的工作温度(1000℃)下不会出现液相；能较好的润湿碳化物表面；在烧结温度下不与碳化物发生化学反应；本身的物理力学性能较好等。铁族金属及其合金能不同程度地满足上述要求。其中最好的是钴，其次是镍，铁很少单独使用。钨钴类硬质合金它由WC和Co组成，代号为YG，相当于ISO的K类。我国常用的牌号有YG3，YG3X，YG6，YG6X，YG8等。代号后面的数字为该牌号合金含钴量的百分数，X为细晶粒组织，无X为中晶粒组织。随含钴量增加，材料抗弯强度和冲击韧性增加，但硬度，耐热，耐磨性逐渐下降。YG类硬质合金主要用于加工硬，脆的铸铁，有色金属和非金属材料。一般不宜于加工钢料，因为切钢时切削温度比较高，容易产生粘结与扩散磨损而使刀具迅速钝化。但细晶粒组织的这类合金可用于加工一些特殊硬铸铁，不锈钢，耐热合金，钛合金等材料，因这时切削力大并集中于切削刃附近易崩刃，而YG合金的强度，韧性较好，导热性也不错，能达到良好的效果。在YG类合金中添加少量的TaC（NbC）时，可明显提高合金的硬度，耐磨性，耐热性而不降低韧性，如YG6A，YG8A，（YG813）等牌号[3]。至今硬质合金经历了飞速的发展，从普通合金到亚微米级(0.5~1μm)晶粒合金，再到超细级(0.1~0.5μm)，以及至今的纳米级(≤0.1um)硬质合金。 2 YG类硬质合金的组成结构 2.1 YG类硬质合金简介硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。硬化相是元素周期表中过渡元素的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。因此，硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。钨钴类硬质合金（YG）主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co），即以碳化钨为基体，在其中加入粘结剂钴而形成的硬质合金。常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。钨钴硬质合金品种繁多，按其成分可分为低钴、中钴和高钴合金3类；按其WC晶粒大小可分为微晶粒、细晶粒、中等晶粒和

淬回火零件渗碳层深度的金相法测定

淬回火零件渗碳层深度的金相法测定陈静,易琨 (东风汽车电气公司,襄樊441021) 摘要:金相法测定渗碳层深度要求试件必须为退火状态。采用金相法对淬火+低温回火状态渗碳试件进行了渗层深度的测定,并对其误差作了对比分析。实验说明,直接用金相法测定淬火+低温回火状态的化学热处理试件渗层深度是可行性的。关键词:淬火和回火;渗层深度;金相法测定 1 引言渗层深度的测量有断口法、显微硬度法和金相法。断口法仅适用于热处理炉前检查;显微硬度法能直接反映零件的力学性能,为渗层深度的仲裁方法,并有相应的国家标准[1]及行业标准[2];金相法采用渗碳后缓冷试样测定渗层,由于检测效率较高且界限明显而得到广泛使用[3]。目前渗碳层深度的测定若是仲裁和校核则采用显微硬度法[4],一般生产控制普遍采用金相法。我公司生产的汽车渗碳齿轮材质为20CrMo钢,采用气体渗碳,渗碳后采用预冷直接淬火+低温回火工艺,炉前检测渗碳层深度采用断口法,最终检验采用试件缓冷后的金相法。由于试件状态与实际生产零件的不同,退火金相法测定的结果不能代表零件的最终使用状态,因此需要对预冷直接淬火+低温回火零件直接进行渗层深度测量,但是目前对淬火+低温回火零件渗碳层深度的测定尚无明确的方法与界限阐述。 2 淬回火件渗层深度金相法测量的可行性目前国内常用的渗碳钢有20钢、20Mn钢、20Cr钢、20CrMo钢和20CrMnTi钢等,其含碳量均在低碳钢(或低碳合金钢)范围。低碳钢与合金钢渗碳时的主要区别在于低碳钢比合金钢渗层中的碳浓度要低,其组织和硬度略有不同,但对渗碳层深度测量无影响。由于渗碳层具有变化的碳浓度,其由表及里逐渐减小,退火状态的渗碳层由表及里由以下三个区域组成[5]:①过共析层组织为珠光体+二次渗碳体;②共析层组织为珠光体;③亚共析渗碳层过渡层,组织为珠光体+铁素体。珠光体逐渐减少,铁素体逐渐增加,直到心部原始组织(珠光体+铁素体),渗碳缓冷试样渗碳层界限为出现铁素体组织,较容易区分。渗碳零件采用渗碳预冷直接淬、回火工艺的一般工艺曲线如下[6]。

很全面,渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺

很全面，渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺渗碳与渗氮一般是指钢的表面化学热处理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。渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600摄氏度。氮原子与钢的表面中的铝、铬、钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6毫米，氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650摄氏度。工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。主要用来处理重要和复杂的精密零件。涂层、镀膜、是物理的方法。“渗”是化学变化，本质不同。钢的渗碳——就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温(一般为900-950C)，使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。随后经淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。

渗碳钢的化学成分特点（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。（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。常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类（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。（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。（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

渗碳处理技术

渗碳处理技术渗碳硬化乃表面硬化法之一种，属于化学表面硬化法。渗碳者先于钢之表面产生初生态之碳，而后使之渗入钢之表面层，逐渐扩散入内部。初生态之碳乃由CO或CH4等气体分解而得。CO之来源或由含有CO之气体得之，或由固体渗碳剂之反应而产生于渗碳容器内，或者由含有氰化物之盐浴得之。初生态之碳由钢之表面扩散入内部时，钢之温度须增高至沃斯田铁化温层范围内，使初生态之碳埂于扩散，盖沃斯田铁可溶解较多之〞C〞而肥粒铁则溶解力极小，故渗碳温度必须在Ac3要以上之温度。以便渗碳作用得以进行。再配合各种热处理法，使得钢之去面生成高碳硬化心部低碳之低硬度层。使处理供具有表面硬而耐磨，心部韧而耐冲击之性质。一、渗碳处理之种类与特点：（一）渗碳法之种类渗碳法按使用之渗碳剂而可分为如下三大类：（1）固体渗碳法：以木炭为主剂的渗碳法。（2）液体渗碳法：以氰化钠（NaCN）为主剂之渗碳法。（3）气体渗碳法：以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂的渗碳法。（二）渗碳法之比较（1）固体渗碳法

长处：（a）设备费便宜，操作简单，不需高度技术。（b）加热用热源，可用电气、瓦斯、燃料油。（c）大小工件均适，尤其对大形或需原渗碳层者有利。（d）适合多种少量生产。短处：（a）渗碳深度及表面碳浓度不易正确调节，有过剩渗碳的倾向。处理件变形大。（b）渗碳终了时，不易直接淬火，需再加热。（c）作业环境不良，作业人员多。（2）液体渗碳法长处：（a）适中小量生产。设备费便宜。不需高度技术。（b）容易均热、急速加热，可直接淬火。（c）适小件、薄渗碳层处理件。（d）渗碳均匀，表面光辉状态。短处：（a）不适于大形处理件的深渗碳。（b）盐浴组成易变动，管理上麻烦。（c）有毒、排气或公害问题应有对策。（d）处理后，表面附着盐类不易洗净，易生锈。（e）难以防止渗碳。有喷溅危险。（3）气体渗碳法长处：（a）适于大量生产。