渗碳后的几种热处理方法
渗碳后常用的淬火方法
渗碳后常用的淬火方法
淬火是一种常见的热处理方法，常用于提高材料的硬度和强度。
在渗碳后，淬火是必不可少的一步，它能够使材料的晶体结构发生变化，从而改善其力学性能。
下面将介绍几种常用的淬火方法。
1. 水淬火
水淬火是最常见的淬火方法之一。
它的原理是将渗碳后的材料迅速浸入冷却介质中，如水中。
水的高传热性能和高比热容使得材料迅速冷却，从而形成较硬的组织结构。
然而，水淬火容易产生内应力和变形，需要注意控制冷却速度，以避免材料的裂纹和变形。
2. 油淬火
油淬火是另一种常用的淬火方法。
相比水淬火，油的冷却速度较慢，可以减少内应力和变形的风险。
油的传热性能和比热容相对较低，使得材料能够在更温和的环境中快速冷却，从而获得适当的硬度和韧性。
3. 气淬火
气淬火是一种新型的淬火方法，它利用高速气流将热处理件迅速冷却。
相比传统的冷却介质，气体淬火具有更快的冷却速度和更低的冷却温度。
这种方法不仅可以获得优异的硬度和强度，还可以避免由于油和水淬火而产生的污染和环境污染问题。
4. 盐浴淬火
盐浴淬火是一种特殊的淬火方法，适用于一些特殊材料的处理。
它利用高温盐浴将材料迅速加热到淬火温度，然后迅速冷却。
盐浴淬火能够快速均匀地加热材料，并且由于盐浴的热容量大，冷却过程也相对平稳，能够有效控制材料的变形和应力。
淬火是渗碳后常用的一种热处理方法，有利于提高材料的硬度和强度。
不同的淬火方法适用于不同的材料和工艺要求，需要根据具体情况选择合适的淬火方法。
渗碳后的热处理.
•职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 Nhomakorabea（一）淬火
预冷直接淬火：对于碳钢，预冷温度应在Ar1～Ar3之间。 对于多数合金钢，通常预冷温度在820～850℃之间。 一次加热淬火：一般合金渗碳钢，常采用稍高于Ac3的 温度（820～860℃）加热淬火。 二次加热淬火：第一次淬火的加热温度应高于心部的 Ac3温度，第二次淬火主要是为细化表层组织，温度选择 稍高于表层的Ac1。
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金属材料与热处理课程
渗碳后的热处理
主讲教师：马安博 西安航空职业技术学院
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渗碳后的热处理
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（淬火+低温回火）后，使其转 变成马氏体，才能获得较高的硬度和耐磨性能。
金属材料与热处理
金属材料与热处理
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渗碳件常用的淬火方法 a)预冷直接淬火 b) 一次淬火法 c) 二次淬火法
金属材料与热处理
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（二）回火
渗碳件淬火后尚需进行低温回火，回火温度通常为 150～190℃。
（三）冷处理
减少或消除残余奥氏体，从而适当提高渗层硬度。
渗碳
渗碳渗碳：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。
目录1基本信息2分类3原理3.1 ①分解3.2 ②吸附3.3 ③扩散4工艺流程4.1 直接淬火低温回火4.2 预冷直接淬火、低温回火4.3 一次加热淬火，低温回火4.4 二次淬火低温回火4.5 二次淬火冷处理低温回火1基本信息渗碳[1]（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。
2分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。
气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。
渗碳工艺
渗碳工艺渗碳是将零件放在渗碳剂（渗碳介质）中，加热到中相奥氏体温度，经保温使碳原子渗人零件表面层的过程。
其目的是使零件表面层含碳量增加。
渗碳层的含碳量最好在C= 0．85％一1．05％范围内，其深度一般为0．5一Zmm。
经淬火和低温四大处理后，使表面层具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来高的塑性和韧性。
为达到上述目的，渗碳零件必须是低碳钢和低合金钢。
根据所用渗碳剂不同，渗碳方法分为固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳三种。
其中气体渗碳法生产率高，渗碳质且易控制，且易实现机器化和自动化。
它是目前应用最广的一种方＄。
气体渗碳法是将工件放人密封的加热炉（如井式气体渗碳炉）中，通人渗碳剂，加热到900—950℃，使零件在高温的渗碳气氛中进行渗碳的一种方法。
常用的气体渗碳剂有煤油、丙酮、天然气等化合物，而最常用的是煤油和丙酮。
零件渗碳后必须进行热处理，才能有效地发挥渗碳层的作用。
常用的热处理有下面三种。
（1）直接淬火法：零件渗碳后，出炉经预冷，再淬火和低温回火的热处理工艺。
这种方法，只用于要求具有高的表面硬度，而其它性能不作要求的零件。
（2）一次淬火法：零件渗碳后出炉空冷．再重新加热到淬火温度，进行淬火和低温回火的热处理工艺。
这种方法，用于对表面和心部的组织和机械性能，均有要求的零件。
（3）二次淬火法；它的方法是：第一次淬火（或正火）是把零件渗碳后重新加热到A以上（850～900℃）进行油冷，其目的是使心部组织细化和消除表面层的网状渗联体。
然后再将零件加热到共析钢和过共析钢正常的淬火温度（A ；以上）进行第二次淬火，其目的是为了使表面层硬化。
最后，再进行低温回火，以降低淬火内应力。
此法工艺较复杂，主要用于表面层硬度、耐磨性和疲劳强度，以及心部的韧性和塑性等要求较高的重载零件。
渗碳后的热处理工艺如何进行
工件渗碳后，提供了表层高碳、心部低碳这样一种含碳量的工件。
为了得到合乎理想的性能，需要进行适当的热处理。
在渗碳后常见的热处理主要有直接淬火、一次加热淬火、两次加热淬火这三种方法。
下面我们就来针对这三个方面具体介绍一下。
一、直接淬火直接淬火是在工件渗碳后，预冷到一定温度，然后立即进行淬火冷却。
这种方法一般适用于气体渗碳、真空渗碳或者液体渗碳。
固体渗碳时，由于工件装于箱内，出炉、开箱都比较困难，较难采用该种方法。
直接淬火的优点主要是减少加热、冷却次数，简化操作，减少变形及氧化脱碳。
其缺点是由于渗碳时在较高的渗碳温度停留较长的时间，容易发生奥氏体晶粒长大。
直接淬火虽然经过预冷也不能改变奥氏体晶粒度，因而可能在淬火后机械性能降低。
只有本质细晶粒钢，在渗碳时不发生奥氏体晶粒的显著长大，才能采用直接淬火。
二、一次加热淬火一次加热淬火是渗碳后缓冷，在此加热淬火。
这种热处理对心部强度要求不高，而表面又要求有较高的硬度和耐磨性时，可选用稍高于Ac1的淬火加热温度。
如此处理，渗层先共析碳化物未溶解，奥氏体晶粒细化，硬度较高，耐磨性较好，而心部尚存在有大量先共析铁素体，强度和硬度较低。
三、两次淬火在渗碳缓冷后进行两次加热淬火。
第一次淬火加热温度在Ac3以上，目的是细化心部组织，并消除表面网状碳化物。
第二次淬火加热温度选择在高于渗碳层成分的Ac1点温度。
二次加热淬火的目的是细化渗碳层中马氏体晶粒，获得隐晶马氏体、残余奥氏体及均匀分布的细粒状碳化物的渗层组织。
由于两次淬火发需要多次加热，不仅生产周期长、成本高，而且会增加热处理时的氧化、脱碳及变形等缺陷。
以前两次淬火法多应用于本质粗晶粒钢，但是现在的渗碳钢基本上都是用铝脱氧的本质细晶粒钢，因而目前两次淬火法在生产上很少应用，仅对性能要求较高的零件才偶尔采用。
渗碳热处理
渗碳热处理渗碳热处理是一种重要的金属热处理工艺，也称为碳化热处理，它通过热处理将碳元素渗透到金属表面，使金属表面形成一层碳化膜，以提高金属表面的硬度和抗腐蚀性能，使其有更高的耐磨性。
渗碳热处理通常用于钢铁制造行业，以及一些要求具备高硬度、抗腐蚀和耐磨性能的钢铁材料的加工。
渗碳热处理的主要目的是改善金属表面的力学性能和抗腐蚀性能。
金属表面渗入的碳微粒构成一层碳化膜，这层碳化膜会提升金属表面难度、硬度、抗冲击性、抗腐蚀性和耐磨性，因此渗碳热处理得到了广泛应用。
渗碳热处理的具体工艺步骤包括：首先，金属材料经过热处理，提高金属的硬度、强度和韧性，其次，金属材料进行渗碳热处理，将钛、锰、碳等微量元素通过碳化物、碳气体或混合气体的形式渗入到金属表面，形成一层碳化膜；最后，金属材料进行机械抛光，使碳化膜均匀。
渗碳热处理具有一定的优点，其主要有：首先，渗碳热处理具有很高的效率，可以有效地提高金属表面的抗腐蚀和耐磨性；其次，渗碳热处理可以有效的减少金属热处理过程中的应力，减少金属各种失效；最后，渗碳热处理金属表面的结构紧密，这种紧密的结构可以有效地提高金属的强度、硬度和耐磨性能。
渗碳热处理是金属加工中最常见的一种热处理方法，它能够改善金属表面的硬度和抗腐蚀性能，提高金属表面的耐磨性，使其具备更高的质量。
但是，渗碳热处理也有一定的缺点，由于渗入的碳微粒侵蚀金属材料的组织，有时会导致金属材料发生裂纹，因此，在进行渗碳热处理时必须非常小心，以免破坏金属材料的性能。
总之，渗碳热处理是一种重要的金属热处理工艺，它可以改善金属表面的力学性能和抗腐蚀性能，提高金属表面的硬度、强度和耐磨性，使金属表面有更好的防腐蚀性能，但在进行渗碳热处理时，还必须注意渗入的碳微粒不能导致金属材料发生裂纹。
渗碳淬火热处理工艺
渗碳淬火工艺1、钢的淬火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。
淬火可以显著提高钢的强度和硬度。
为了消除淬火钢的残余应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。
所以淬火和回火又是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火、回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
1.1 淬火的定义和目的把钢加热到奥氏体化温度，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，这种热处理操作称为淬火。
钢件淬火后获得马氏体或下贝氏体组织。
图4为渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺。
度200℃8 空冷时间h图4 渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺淬火的目的一般有：1.1.1 提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性。
例如高速工具钢通过淬火回火后，硬度可达63HRC，且具有良好的红硬性。
渗碳工件通过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。
1.1.2 结构钢通过淬火和高温回火（又称调质）之后获得良好综合力学性能。
例如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不仅提高了花键耐磨性，而且使汽车半轴承受扭转、弯曲和冲击载荷能力（尤其是疲劳强度和韧性）大为提高。
淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。
通常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求非常严格，否则容易产生开裂。
1.2 钢的淬透性2.2.1 淬透性的基本概念所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在一定条件下（顶端淬火法）淬火获得的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表明钢的淬透性愈好,例如45、40Cr 、42CrMo钢三种试样，按相同条件淬火后（油冷却），经检测45钢能被淬透的最大直径（称临界直径）φ10mm；40Cr钢能被淬透的最大直径φ22mm;42CrMo钢能被淬透的最大直径φ40mm。
热处理的几种加工方法
正火正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。
另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。
正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。
②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。
④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。
⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。
⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。
正火后的组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+二次渗碳体，且为不连续。
将工件加热到适当温度（Ac3或ACcm 以上30～50℃）（见钢铁显微组织），保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。
正火主要用于钢铁工件。
一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。
有些临界冷却速度（见淬火）很小的钢，在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质，而称为空冷淬火。
与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的效果接近正火。
钢正火后的硬度比退火高。
正火时不必像退火那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。
对于含碳量低于0.25％的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。
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渗碳后的几种热处理方法
渗碳只能改变零件表面的化学成分，要使零件获得外硬内韧的性能，渗碳热处理后还必须进行淬火加低温回火，来改善钢的强韧性和稳定零件的尺寸。
根据工件的成分、形状和力学性能等，渗碳后常采用以下几种热处理方法。
1）直接淬火+低温回火
将零件自热处理炉中取出直接淬火，然后回火以获得表面所需的硬度。
直接淬火的条件有两点：渗碳热处理后奥氏体晶粒度在5-6级以上；渗碳层中无明显的网状和块状碳化物。
20CrMnTi等钢在渗碳后大多采用直接淬火。
2）预冷直接淬火+低温回火
预冷的目的是减小零件变形；使表面的残余奥氏体因碳化物的析出而减少。
预冷直接淬火表面硬度略有提高，但晶粒没有变化，预冷温度应高于Ar3，防止心部析出铁素体，温度过高影响预冷过程中碳化物的析出，残余奥氏体量增加，同时也使淬火变形增大。
3）一次加热淬火+低温回火
将渗碳件快冷至室温后再重新加热进行淬火和低温回火，适用于淬火后对心部有较高强度和较好韧性要求的零件。
4）高温回火+淬火+低温回火
经高温回火后残余奥氏体分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，易于机械加工同时残余奥氏体减少。
主要用于Cr-Ni合金钢零件。
5）二次淬火+低温回火
将工件冷至室温后，再进行两次淬火，然后低温回火。
这是一种同时保证心部与表面都获得高性能的热处理方法。
两次淬火有利于减少表面的残余奥氏体数量。
6）二次淬火+冷处理+低温回火
也称为高合金钢减少表层残余奥氏体量的热处理。
7）渗碳热处理后感应加热淬火+低温回火
多用于齿轮和轴类零件。