钢的渗碳5-2
9310钢可控渗碳工艺参数研究
9310钢可控渗碳工艺参数研究摘要：本文利用可空气氛渗碳炉对9310钢在不同技术要求下进行渗碳处理，通过分析渗碳后的金相组织，渗碳温度和渗碳时间对深层深度的影响，碳势对剥层碳浓度的影响以及残余奥氏体含量与冰冷处理的关系，最终确定了9310渗碳钢热处理渗碳淬火的最佳工艺参数。
实验结果表明：9310钢随着渗碳时间的延长，渗层深度逐渐增加，渗碳初期至6小时内时间段较显著；随着时间延长，渗层深度增加的幅度减缓得到了渗碳时间与渗层深度的关系；炉内碳势值控制在1.0%C左右时，既可以保证渗碳层中合适的碳浓度梯度分布又会使表面碳浓度不超标；9310钢渗碳淬火后及时，长时间（至少4小时）的深冷处理才可以使残余奥氏体的含量达到标准（小于10%）。
关键字：9310钢；渗碳第1章前言9310钢材料属于低合金高强度渗碳钢，是当前国外各主流机种普遍采用的渗碳钢，它具有渗碳温度高（927℃），渗碳层淬硬性好，淬火后表面硬度高的特点。
这种材料与常规渗碳材料有所不同，同时重新定义有效渗层深度（即HRC50深度）和HRC60硬度的深度，存在较多复杂的工艺难点。
一是要求零件渗碳淬火后HRC60深度至少占有效渗层深度的45%，且渗层中的碳浓度梯度不大于0.9%，残余奥氏体含量不大于10%，这些技术要求是以前其它产品所没有的[1-3]。
通过查阅和参考大量的有关理论和实际资料，逐步摸索渗碳工艺参数。
利用新引进的双室加热渗碳炉，共进行近三十炉次的工艺试验，获得大量的试验数据，最终建立该材料模拟渗碳工艺方案，确定了不同深度要求的工艺参数。
目前零件已经小批生产，各项指标都可以满足技术要求。
该攻关的完成，攻克了该材料热处理的多项工艺难点。
第2章试验材料试验所用材料为9310钢，化学成分见表2-1。
标准试样尺寸为Φ23×30，剥层试样尺寸为Φ23×100。
除此之外，为保证试样与实际零件形状相似，还采用轮齿试样。
试样经整体镀铜后，调质工序采用RJX型炉807±6℃，保温30～35分，油冷；随后，RJX型炉500±10℃，保温2～2.5小时，硬度HRC28～32，金相组织为低碳回火马氏体+少量铁素体。
20MnCr5淬透性和焊接性能,20MnCr5机械性能
Si
Mn
P
S
Cr
0.17-0.22
≤
0.40
1.10-1.40
≤
0.035
≤
0.035
1.00-1.30
七、20MnCr5力学性能、机械性能
材质
热处理
力学性能
钢
抗
屈
伸长
断面
冲击
材
淬火
回火
拉
月艮
率
收缩
功
退
强
强
率
火
度
度
或
20MnCr
高
5
温
回
火
供
应状态硬度
温
冷
温
冷
Mpa
Mpa
一、20MnCr5属于合金结构钢板，是渗碳钢，强度、韧性高，淬透性良好，切削加工性能良好，但焊接性能较差。
二、20Mner5交货状态：淬火+回火
三、20MnCr5执行标准：EN10084-1998
四、20MnCr5金相组织：回火马氏体
五、20MnCr5合金钢热处理温度：900℃淬火+200°C回火
六、20MnCr5化学成分
A5(%
(%)
Akv/
HB
度
却
度
却
)
J
/
剂
/
剂
℃
℃
90
油
20
水、
≥
2
≥13
257
≥73
≤
0
0
空
148
123
35
2
2
7
八、20MnCr5应用
机械制造基础第五章碳素钢与钢的热处理习题解答
第五章碳素钢与钢的热处理习题解答5-1 在平衡条件下，45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度、塑性、韧性哪个大、哪个小? 变化规律是什么? 原因何在?答：平衡条件下，硬度大小为：45钢<T8钢<T12钢，强度大小为：45钢<T12钢<T8钢，塑性及韧性大小为：45钢>T8钢>T12钢。
变化规律为：随着碳含量的增加钢的硬度提高，塑性和韧性则下降，因为随着含量的增加组织中硬而脆的渗碳体的量也在增加；随碳含量增加，强度也会增加，但当碳含量到了0.9%后，强度则会随碳含量的增加而下降，因为碳含量超过0.9%后，钢的平衡组织中出现了脆而硬的网状二次渗碳体，导致了强度的下降。
5-2 为什么说碳钢中的锰和硅是有益元素? 硫和磷是有害元素?答：锰的脱氧能力较好，能清除钢中的FeO，降低钢的脆性；锰还能与硫形成MnS，以减轻硫的有害作用。
硅的脱氧能力比锰强，在室温下硅能溶人铁素体，提高钢的强度和硬度。
硫在钢中与铁形成化合物FeS，FeS与铁则形成低熔点(985℃) 的共晶体分布在奥氏体晶界上。
当钢材加热到1100～1200℃进行锻压加工时，晶界上的共晶体己熔化，造成钢材在锻压加工过程中开裂，这种现象称为“热脆”。
磷可全部溶于铁素体，产生强烈的固溶强化，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性显著降低。
这种脆化现象在低温时更为严重，故称为“冷脆”。
磷在结晶时还容易偏析，从而在局部发生冷脆。
5-3 说明Q235A、10、45、65Mn、T8、T12A各属什么钢? 分析其碳含量及性能特点，并分别举一个应用实例。
答：Q235A属于碳素结构钢中的低碳钢；10钢属于优质碳素结构钢中的低碳钢；45钢属于优质碳素结构钢中的中碳钢；65Mn属于优质碳素结构钢中的高碳钢且含锰量较高；T8属于优质碳素工具钢；T12A属于高级优质碳素工具钢。
Q235A的w C =0.14% ~ 0.22%，其强度、塑性等性能在碳素结构钢中居中，工艺性能良好，故应用较为广泛，如用于制造机器中受力不大的螺栓。
实验五++铁碳合金平衡组织的观察与分析
实验五铁碳合金平衡组织的观察与分析一、实验目的1．熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。
2．了解由平衡组织估算亚共析钢含碳量的方法。
二、实验说明研究铁碳合金的平衡组织是分析钢铁材料性能的基础。
所谓平衡组织，是指合金在极其缓慢冷却条件下得到的组织。
如图5-1所示。
图5-1 Fe—Fe3C平衡组织相图由Fe—Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织均由铁素体、渗碳体[由分从液体中直接析出的一次渗碳体（Fe3CⅠ）；从奥氏体中析出的二次渗碳体（Fe3CⅡ）；从铁素体中析出的三次渗碳体（Fe3CⅢ）]两个基本相所组成，但对不同含碳量的铁碳合金，由于铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件、形态与分布不同，从而使各类铁碳合金在显微镜表现出不同的组织形貌。
1．工业纯铁工业纯铁是指含碳量低于0.02％的铁碳合金，其显微组织由铁素体和三次渗碳体所组成。
经4%硝酸酒精溶液浸蚀后铁素体晶粒呈亮白色块状，晶粒和晶粒之间显出黑线状的晶界。
三次渗碳体呈不连续的小白片位于铁素体的晶界处。
2．共析钢共析钢是指含碳量0.77％的铁碳合金。
共析钢的显微组织全部由珠光体组成。
在平衡条件下，珠光体是铁素体和渗碳体的片状机械混合物，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，其铁素体和渗碳体均为亮白色；在较高放大倍数时（600×以上），能看到珠光体中片层相同的宽条铁素体细条渗碳体，且两者相邻的边界呈黑色弯曲的细条。
由于珠光体中铁素体与渗碳体的相对量相差较大，按照杠杆定律可计算出两者相对量的比约为8∶1，从而形成了铁素体片比渗碳体片宽的多的特征。
在中等放大倍数下（400×左右），因显微镜的分辨能力不够，珠光体中的渗碳体两侧边界合成一条黑线。
在放大倍数更低的情况下（200×左右），铁素体与渗碳体的片层都不能分辨，此时珠光体呈暗黑色模糊状。
3．亚共析钢亚共析钢是指含碳量为0.02~0.77％之间的铁碳合金。
亚共析钢的显微组织是由先共析铁素体（呈亮白色块状）与珠光体（呈暗黑色）组成。
钢的碳氮共渗5-4
5.4 钢的碳氮共渗1：定义：在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为碳氮共渗。
2：氰化：碳氮共渗可以在气体介质中进行，也可在液体介质中进行．因为液体介质的主要成分是氰盐，故液体碳氮共渗又称为氰化。
3：目的：对低碳结构钢、中碳结构钢以及不锈钢等，为了提高其表面硬度、耐磨性及疲劳强度，进行820—850℃碳氮共渗。
中碳调质钢在570—600℃温度进行碳渗共渗，可提高其耐磨性及疲劳强度，而高速钢在550—560℃碳氮共渗的目的是进一步提高其表面硬度、耐磨性及热稳定性．4：软氮化：根据共渗温度不同，可以把碳氮共渗分为高温(900—950℃)、中温(700—880℃)及低温三种。
其中低温碳氮共渗，最初在中碳钢中应用，主要是提高其耐磨性及疲劳强度，而硬度提高不多(在碳素钢中)，故又谓之软氮化。
一、碳和氮同时在钢中扩散的特点同时在钢中渗入碳和氮，如前所述，至少已是三元状态图的问题，故应以Fe-N-C三元状态图为依据。
但目前还很不完善，还不能完全根据三元状态图来进行讨论。
在这里重要讲述一些C、N二元共渗的一些特点。
1．共渗温度不同，共渗层中碳氮含量不同。
氮含量随着共渗温度的提高而降低，而碳含量则起先增加，至一定温度后反而降低。
渗剂增碳能力不同，达到最大碳含量的温度也不同。
2．碳、氮共渗时碳氮元素相互对钢中溶解度及扩散深度有影响。
由于N使y相区扩大，且Ac3点下降，因而能使钢在更低的温度增碳。
氮渗入浓度过高，在表面形成碳氮化合物相，因而氮又障碍着碳的扩散。
碳降低氮在、相中的扩散系数，所以碳减缓氮的扩散。
3．碳氮共渗过程中碳对氮的吸附有影响．碳氮共渗过程可分成两个阶段：第一阶段共渗时间较短(1—3小时)，碳和氮在钢中的渗入情况相同；若延长共渗时间，出现第二阶段，此时碳继续渗入而氮不仅不从介质中吸收，反而使渗层表面部分氮原子进入到气体介质中去，表面脱氮，分析证明，这时共渗介质成分有变化，可见是由于氮和碳在钢中相互作用的结果。
表面纳米化诱导GCr15钢渗碳体溶解行为研究
纳 米 晶材料 的有 效 方法 之 一 变形过程中渗碳体 发生 部分 溶 解 的 现 象 ｊＧ ｉｎｖ和 Ｇａｒｙｋ在 １； ｒ ｅ ｄ ｒｖｉｕ ｌ １７ 年采用穆斯 堡尔谱技术定量分 析 了渗碳体 ９２ 的溶解分数 ； ｈａｉ Ｏ ｓｋ 曾依据 Ｔ Ｍ分析结果 ， Ｅ 总 结 了机械研磨过程中珠光体钢中渗碳体的溶解现
ｃ ｒｅｐ ｎ ｉｇ ｔ ｅ ｎｉ ｒｉ ａ ｄ ｎｉ ｅ ｎ ｔｅ ｓｌｃｅ ｒａ ｅｅ ｔ ｎ ｄｆ ａ ｔ ｎ（Ｓ Ｄ ） ｏｒｓ ｏ ｄｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔ ｅ ｇａｎ ｗ ｓ ｉｅ ｔ ｄ ｉ ｈ ｅｅ ｔｄ ａｅ ｌｃｉ ｉ ｒｃｉ ｔ ｉ ｆ ｏ ｆ ｏ ＡＥ
Ｔ Ｍ 观 察在 Ｊ Ｍ ０ Ｘ透 视 电子 显微 镜 上 Ｅ Ｅ ２ ０Ｃ 进行 ， 作 电压为 １０ｋ 操 ６ Ｖ。Ｔ Ｍ 样 品采用 单 面离 Ｅ
子减 薄 的方 法制 备 。 ３Ａ Ｄ Ｐ分 析 在 超 高 真 空 （ ３ ． ２ × １ 。 １３ ３２ ０ Ｐ ）２ｋ ｚ 冲 电压 下 ，０Ｋ的环境 中进 行 。 ａ ， Ｈ 脉 ７
ｈｉｈ ｒｔ ａ ｈ ｔｉ ｈ ｔ ｘ，ｗｈ ｃ ｕ ｇ ｓｅ ｅ ｎ ｉｅ ｄ ｓ ｏｖ ｄ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆ ｓ ｒａ ｅ ａ ｏ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｒ ｉ ｉｈ ｓ ｇ ｅ ｔ ｄ ｃ ｍｅ ｔｔ ｉｓ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｕ ｃ ｎ ｎ — ｆ ｃ ｙ ｔ ｌｉａｉ ｎ ｒ ｓａｌｚ ｔｏ ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｆＭ８ ｓ ａ ｅ ｐ ｃｒ ｓ ｏ ｙ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ａ ｔａ ｅ ｎ ｉｅ ｄ ｓｏ ｖ ｄ ｉ ｈ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｓ ｂ ｕ ｒｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｉａｅ ｈ ｔｐ ｔｉｌｃ ｍｅ ｔｔ ｉｓ ｌｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ａ ｕ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｎ ｉｅ ｄ ｓｏｕｔ ｎ ｉ ｂ ｕ ７％ ．Ｅｖ ｌ ｔｏ ｆｃ ｍｅ ｔ ｅ ｉ ｖ ｌｅ ｈ ｅ ｒ ｃ ｓ ．ｔ ｅ ｓ ｔ ｒｔｏ ｆｃ ｍｅ ｔｔ ｉｓ ｌ ｉ Ｓ ａ ｏ ｔ４ ｏ ｏｕ ｉｎ ｏ ｅ ｎ ｉ ｎ ｏ ｖ ｄ ｔ ｒｅ ｔ
(完整版)常见金相组织
5-7、魏氏组织
魏氏组织 200×
魏氏组织 200×
珠光体＋网状及针状铁素体，呈魏氏组织形态。 魏氏组织是指由晶界向内生长的针状铁素体或渗碳
体。魏氏组织铁素体一般在过热组织及焊接热影响区较 常见。
谢谢！
一般灰铸铁在共晶转变时，液相即与奥氏体又与石墨 接触，所以石墨呈片状生成。加镁铸铁在共晶转变时， 它只与奥氏体接触，在石墨周围形成奥氏体外壳，当铸 件凝固后碳是通过周围的奥氏体外壳向石墨堆集，使石 墨均匀生长成球状。
球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕 虫、枝晶等几类，最具代表性的形态是球状。
组织为珠光体＋灰色条状石墨
2-2、可锻铸铁 可锻铸铁是一定成分的白口坯件，经过故态石墨化＋
高温退火处理，使共晶渗碳体分解，形成团絮状石墨的 一种铸铁。
所谓“可锻”，仅说明它有一定的韧性和塑性，并不 等于
说它可以锻造。 按生产工艺不同，可锻铸铁通常分为白心可锻铸铁、
黑心可锻铸铁及珠光体可锻铸铁三类。 与直接从铁液中析出的石墨相比较，可锻铸铁的石墨
常见金相组织
1、铁碳平衡组织 2、铸铁组织 3、马氏体 4、贝氏体 5、其它金相组织
第一节 铁碳平衡组织
1、工业纯铁（含碳≤0.0218%) 2、亚共析钢（含碳0.218%～0.77%) 3、共析钢（含碳0.77%，T8钢) 4、过共析钢（含碳0.77%～2.11%) 5、白口铸铁（含碳2.11%～6.69%)
较松散，其间填充着未及撤离的金属基体。 常见的石墨形状为团絮状、絮状、团球状、聚虫状和
枝晶状等。
2-2、可锻铸铁
可锻铸铁 100×
可锻铸铁 200×
左图：铁素体基体＋团絮状石墨 右图：珠光体基体＋团絮状石墨
钢的渗碳和碳氮共渗、淬火、回火工艺
钢的渗碳和碳氮共渗.淬火.回火工艺1.主题内容和适用范围本工艺规则了渗碳钢的气体渗碳氮共渗淬火回火处理的工序准备.工艺规范.操作规程.质量检验和安全环保等方面要求；2.引用标准JB3999—85钢的渗碳和碳氮共渗淬火回火处理GB85839—87齿轮材料及热处理质量检验一般规则ZBJ17022—88齿轮碳氮共渗工艺及质量控制ZBT04001—88汽车渗碳齿轮金相检验JB/ZQ4038—88重载齿轮渗碳质量检验GB9450—88钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核GB15735—1995金属热处理生产过程安全卫生要求3.工艺准备3.1工件准备3.1.1对照图纸了解被处理工件的材料牌号（或化学成份），予处理情况和质量要求，磨削留量，必要时检查齿轮（轴齿轮）的加工精度；3.1.2工件表面不得有氧化皮.碰伤和裂纹，用清洗剂洗净油污后烘干；3.1.3工件表面不需要渗碳或碳氮共渗的部位，又无留余量，没安排剥碳层的加工工序，就要用防渗涂料保护，防渗涂料的厚度应大于0.3mm，涂层应致密，防渗涂料应符合ZB451—014的规则；3.2工装准备3.3开炉准备选用的工装应具有足够的热处理强度和刚度；3.3.1检查热处理设备的机械和电气部分是否正常，炉子是否漏气；检查炉子需润滑油的部位，使其不断润滑；3.3.2检查测温仪表，热电隅是否正常，要定期进行校验；3.3.3定期清理气体渗碳炉炉罐中的碳黑和灰烬；3.4工件的表卡和试样3.4.1根据工件的形状和要求，选用适当的吊具和夹具；3.4.2工件间要有5～10mm的间隙；3.4.3应随炉放臵与装炉工件材质和予处理相同和符合GB8539—87“齿轮材料及热处理质量检验的一般规则”规则的样式，并放臵在有代表性的位臵，以备炉前操作抽样检查；4.渗碳和碳氮共渗淬火回火处理的工艺规范和操作规程4.1渗碳.碳氮共渗处理4.1.1装炉4.1.1.1工件装炉前应把炉温升到渗碳或共渗温度，连续生产时可干上一炉出炉后立即装炉；4.1.1.2工件应装在炉子的有效加热区内，加热区的炉温不得超过±15℃；4.1.1.3每炉装载量不大于设备的装载量；4.1.2气体渗碳工艺规范和操作规程4.1.2.1气体渗碳工艺规范参照图1，低碳合金渗碳钢的渗碳温度取上限；4.1.2.2排气期排气期的渗剂滴入量，参照表1，炉子到温后的排气时间的长短取决于排气程度，应取气进行分析，当CO2和O2的含量低于0.5%时，即可关闭试样孔，转入强渗期；无气体分析仪时，可观察废气火苗的颜色和状态，当火苗呈杏黄色，上升无力时，排气基本结束；一般地排气时间为1～1.5小时；4.1.2.3强渗期，关闭试样孔，点燃排出的废气；检查炉盖及通风机轴处是否漏气；调整煤油.异丙醇的滴入量，滴量多少取决于设备大小，装炉工件表面积的大小及炉子密封的情况，表1的滴量供选择时参考；强渗期炉气成份应控制在表2规则的范围内；有条件应采用红外线CO2碳位自控仪或露点仪控制炉气或用奥氏体分析仪对炉气进行分析，作为调正滴量的依据；强渗期的炉压控制在100～300pa；废气燃烧的火苗高度控制在200～250㎜的长度；根据工件有效硬化层要求和渗速经验，约达到1/2～2/3渗层深度时，抽验第一根试样，根据第一个试样的渗层确定第二个试样的时间，当有效硬化层深度达到或接近工件的有效硬化深度时，即可进入扩散期；4.1.2.4扩散期：扩散期的煤油.异丙醇滴量约为强渗期的0.5倍，为了保证炉压，并同时加滴甲醇，扩散期的时间与工件要求的有效硬化层深度有关，有效硬化层深度愈深，扩散时间要求愈长一些，与工件的碳势（试样的碳势）有关，碳势高要求扩散时间长一些，还与试样渗层深度有关，为了保证工件表面0.85～1.0%的碳浓度和合理的过滤层，扩散时间约为1～3小时；4.1.2.5降温期：抽验的第三个试样，如果网状碳化物≥5级为作正火处理，920℃出炉空冷，对20CrMnMo17Cr2Ni20CrNi2Mo当工件室冷到300-400℃时要放到回火炉中炉冷，防止在表面和次层在空冷时产生马氏体，形成表面裂纹；对于17CrNi2Mo.20Cr2NiMo等Cr.Ni渗碳钢即使碳化物不超级也要出炉空冷，空冷的炉温度为860～880℃；对于碳化物不超级的20CrMnTi.20CrMnMo～840℃，保渗碳齿轮，随炉冷到830温0.5～1H后直接淬火；4.1.3气体碳氮共渗工艺规范和操作规程；4.1.3.1气体碳氮共渗操作规程；4.1.3.2采用煤油加氨氧的气体碳氮共渗工艺曲线4.1.3.3共渗过程其炉气成分应符合下表规则4.2.1工件渗碳后直接淬火；对本质细晶粒钢工件渗碳后可采用直接淬火的方法，以获得所需要的表层和心部硬度以及有效硬化层深度，如20CrMo.20CrMnMo，以及含硼和稀土的合金钢渗碳件；直接淬火一般在炉中降温到830～850℃，均温0.5～1H出炉后淬火工件渗碳后直接淬火另一个条件是渗层金相组织网状碳化物≤4级；工件要求渗层深，炉中碳势又高的情况，容易造成碳化物超级，而对于模数≤5的20CrMnTi.20CrMnMo齿轮，渗碳深度1.2～1.3㎜（含磨量）碳化物不易超级，可以直接淬火，模数大于5的齿轮视渗层的金相组织中网状碳化物的级别而定，如果网状碳化物小于4级可以直接淬火；5级以上则要高温正火，消除网状碳化物或降低网状碳化物级别；4.2.2工件渗碳后空冷后再淬火，按方法有以下几种原因：a.工件渗碳后需要进行机械加工，如制碳层；b.容易发生过热的碳钢和非细晶粒合金钢件，以及某些不宜直接淬火的工件（如需要在压床上淬的齿轮）；c.渗层组织如出现网状碳化物超级对于a.b两种情况，炉冷到850～860℃空冷，但对20CrMnMo渗件要求在400℃以下缓冷，否则易再次表层出现马氏体组织形成裂纹，对于C种情况，要求在900～930℃出炉直接空冷；4.2.312CrNi3.12Cr2Ni4.17CrNi2Mo.20CrNi4.20Cr2Ni4.20Cr2Ni4MoA.20Cr2Ni4WA等高强合金渗碳件，渗碳炉冷到920℃出炉空冷（用于制作大模数齿轮），400以下缓冷，并增加一次至二次650～680℃，5～6H的高温回火；这种高温回火称为催化或促变处理，它不仅能改善机械加工性能，更主要它是获得良好淬火组织的条件和保证；必须严格执行；4.2.4碳氮共渗的工件一般都从共渗温度或低于共渗温度出炉直接淬火；4.2.5经过渗碳淬火或碳氮共渗淬的工件，通常采用180℃±10℃的低温回火；4.2.5.1碳氮共渗齿轮回火的温度为180℃±10℃，回火时间3H；4.2.5.2模数1～3的齿轴渗碳淬火后温度200～210℃，时间3H，模数1～3的齿轮渗碳淬火后的回温度220℃±10℃，时间3H4.2.5.3模数3～5的齿轴.齿轮渗碳淬火后进行二次回火；第一次回火温度230℃，时间4H；第二次齿轴的回火温度230℃，回火时间3H；4.2.5.4模数≥6的齿轮.齿轴，渗碳后直接淬火的工件，需要进行三次回火；第一次回火温度230℃，回火时间3H；第二次回火，齿轴的回火温度230℃，时间3H，齿轮的回火温度240℃，时间3H；第三次回火，齿轴的回火温度220℃，时间3H，齿轮的回火温度240℃，时间3H；4.2.5.5模数≥6的齿轮齿轴渗碳后空冷，后加热淬火；进行二次回火；第一次回火温度230℃，时间4H；第二次回火，齿轴的回火温度220℃，时间4H，齿轮的回火温度240℃，时间4H；4.2.5.6前一次回火后，工件空冷到室温或≤50℃，才能进行下一次回火；4.2.5.7工件回火必须放在回火炉的有效加热区内（渗碳淬火的齿轮部分需量出回火炉底部300㎜）；4.3渗碳和碳氮共渗淬火回火件的最后处理；4.3.1清理：进行喷砂，以清除赤面的油污和氧化模；4.3.2校直和矫正：用偏摆仪检查齿轴的变形，当超过允许变形时，应对其校直和矫正；随后进行去应力回火；条件允许（淬火工件量少时）应在淬火后马上进行校直，然后再回火；5.质量检验5.1外观：不得有裂纹和碰伤5.2表面硬度5.2.1硬度检验方法，按GB23083《金属洛氏硬试验法》或其他硬度试验法进行；5.2.2表面硬度的偏差范围，表面硬度不得超过下表规则：5.3.1有效硬化层检验方法，按GB《钢的渗碳硬化层有效硬化层深度的测定和校验》中的规则执行；5.3.2有效硬化层深度偏差不得超过下表规则；根据零件的要求，按有关标准进行检定；5.5变形：零件的变形应符合技术要求；6.安全与环保6.1操作者要穿戴好必须的劳动保护用品；6.2执行所用设备的安全操作规程；6.3气体渗碳或碳氮共渗出炉淬火时，同时淬火的工件量大时，应先检查油温，当油温>100℃时，应先降油温后淬火，以防止油槽着火；着火时需用灭火器，石棉被灭火，严禁用水灭火；6.4要防止渗碳炉滴注器渗漏，以免引起炉盖着火，烧毁电机或造成渗剂失火；6.5其它方面按GB15735—1995，金属热处理生产过程安全卫生要求；。
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5.2 钢的渗碳
一、渗碳的目的、分类及应用
1:定义：
钢在渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。
这是机器制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺。
2:目的：
渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
3：分类：
根据所用渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为a）固体渗碳法、b)液体渗碳法及c)气体渗碳法三种。
a）固体渗碳法：固体渗碳法是把渗碳工件装入有固体渗剂的密封箱内(一般采用黄泥或耐火粘土密封)，在渗碳温度加热渗碳
固体渗碳剂主要由一定大小的固体炭粒
和起催渗作用的碳酸盐组成。
常用渗剂成分及
其化学反应原理已如前所述.常用固体渗碳温
度为900—930℃。
因为据铁碳状态图，只有在
奥氏体区域，铁中碳的浓度才可能在很大范围
内变动，碳的扩散才能在单相的奥氏中进行。
900—930℃这个温度恰好较渗碳钢的Ac3点稍
高，保证了上述条件的实现。
扩散速度与温度
的关系为温度愈高，扩散速度愈快。
按理可以
采取比上述更高的温度进行渗碳。
但温度过
高，奥氏体晶粒要发生长大，因而将降低渗碳
件的机械性能。
同时，温度过高，将降低加热
炉及渗碳箱的寿命，也将增加工件的挠曲变
(观看离子渗碳炉的动画演示）
形。
固体渗碳时，由于固体渗碳剂的导热系数很小，传热很慢，更由于渗碳箱尺寸往往又不相同，即使是尺寸相同，可是工件大小及装箱情况(渗碳剂的密实度，工件间的距离等)也不全相同，因而渗碳加热时间对渗层深度的影响往往不能完全确定。
在生产中常用试棒来检查其渗碳效果。
一般规定渗碳试棒直径应大于lOmm，长度应大于直径。
固体渗碳时，渗碳温度、渗碳时间和渗层深度间的经验数据可在有关热处理手册中查到。
但这些数据只能作为制订渗碳工艺时参考，实际生产时应通过试验进行修正。
b)液体渗碳法：液体渗碳是在能析出活性碳原子的盐浴中进行的渗碳方法。
液体渗碳其优点是加热速度快，加热均匀，便于渗碳后直接淬火。
缺点是多数盐浴有毒。
渗碳盐浴一般由三部分组成。
第一部分是加热介质，通常用NaCl和BaCl2或NaCl和KCl 混合盐。
第二部分是活性碳原子提供物质，常用的是剧毒的NaCN或KCN，我国有的地区采用“603'’渗碳剂，其配方是粒度为100目的木炭粉，5％NaCl，10％KCl，15％Na2CO3和20％(NH2)2CO，达到原料无毒，但反应产物仍有毒。
第三部分是催渗剂，常用的是占盐浴总量5—30％的碳酸盐(Na2CO3或BaCO3)。
c)气体渗碳法：气体渗碳是工件在气体介质中进行碳的渗入过程的方法.
渗碳气体可以用碳氢化合物有机液体，如煤油、等直接滴入炉内汽化所得。
二：滴注式可控气氛渗碳与吸热式气氛气体渗
碳工艺原理
1：滴注式可控气氛渗碳原理：滴注式可控气
氛渗碳，一般采用两种有机液体同时滴入炉
内，一种液体产生得气体碳势较低，另一种液
体产生的气体碳势较高，作为富化气。
改变两
种气体的滴入比例，可使零件表面的含碳量控
制在要求的范围内。
2：吸热式渗碳气氛渗碳：用吸热式气氛进行
渗碳时，往往用吸热式气氛加富化气的混合气
进行渗碳。
其碳势控制靠调节富化气的添加量
(观看Flash演示）
来控制.
三：渗碳后的热处理：
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。
为了得到合乎理性的性能，尚需要进行适当的热处理。
常见的渗碳后的热处理有以下几种。
1）直接淬火：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或液体渗碳。
2）一次加热淬火：渗碳后缓冷，再次加热淬火。
3）两次淬火：在渗碳缓冷后进行再次加热淬火。
第一次淬火温度在Ac3以上，第二次淬火加热温度选择在高于渗碳层成分的Ac1点温度（780～820度）。
不论采用哪种淬火方法，渗碳件的最终淬火后要经180～220度的低温回火。
四：真空渗碳：
真空渗碳和普通渗碳工艺参数如下图所示：
真空渗碳和普通渗碳相比具有以下优点：
1）：渗碳时间显著缩短。
2）渗碳表面质量好，渗碳层均匀，没有过度渗碳的危险。
3）能直接使用天然气作渗碳剂，不需要气体发生炉。
4）作业条件好，如排除了烟，热对环境的污染。
五：渗碳后的组织和性能
1:渗碳层的组织在正常情况下，渗碳层在淬火后组织从表面到心部依次为：
马氏体和残余奥氏体加碳化物→马氏体加残余奥氏体→马氏体→心部组织。
心部组织在完全淬火情况下为低碳马氏体；淬火温度较低的为马氏体加游离铁素体；在淬透性较差的钢中，心部为曲氏体加铁素体。
2：渗碳件的性能
渗碳件的性能是渗层和心部的组织结构即及渗层深度与工件直径相对比例等因素的综合反应。
1）渗碳层的组织结构其组织结构包括渗碳层碳浓度分布曲线、基体组织、渗层中的第二相分布、数量和形状。
一般希望渗层浓度梯度平缓。
表面含碳量应控制在0.9％左右。
渗层中的残余奥氏体的
量不宜超过30％，
2）心部组织对渗碳件性能的影响合适的心部组织应为低碳马氏体。
但在零件尺寸较大时，也允许为曲氏体或索氏体，根据零件来决定，但不允许有大块状或多量的铁素体。
3）渗碳层与心部的匹配对渗碳件性能的影响渗碳层的深度越深，可以承载接触应力越大。
六：渗碳缺陷及控制:缺陷主要有以下几种:
1:黑色组织：在含Gr，Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在深渗层表面组织中出现沿晶界呈现断续网状的黑色组织。
如下图5-22所示：钢渗碳淬火后在未经腐蚀的金相试样上看到的黑色组织预防黑色组织的办法是注意渗碳炉的密封性能，降低炉气中的含氧量．一旦工件上出现黑色组织时，若其深度不超过0.02mm,可以增加一道磨削工序，把其磨去，或进行表面喷丸处理。
5-22 黑色组织5-23 反常组织
2．反常组织
这种组织在前述过共析钢退火组织缺陷中已看到过。
其特征是在先共析渗碳体周围出现铁索体层．在渗碳件中，常在钢中含氧量较高(如沸腾钢)的固体渗碳时看到。
图5-23为渗碳层中看到的反常组织。
具有反常组织的钢经淬火后易出现软点。
补救办法是，适当提高淬火温度或适当延长淬火加热的保温时间，使奥氏体均匀化，并采用较快的淬火冷却速度。
3，粗大网状碳化物组织
形成原因可能是由于渗碳剂活性太大，渗碳阶段温度过高，扩散阶段温度过低及渗碳时间过长引起。
预防补救的办法是分析其原因，采取相应措施，对已出现粗大网状碳化物的零
件可以进行温度高于ACcm 的高温淬火或正火。
4．渗碳层深度不均匀
成因很多，可能由于原材料中带状组织严重，也可能由于渗碳件表面局部结焦或沉积碳黑，炉气循环不均匀，零件表面有氧化膜或不干净，炉温不均匀，零件在炉内放置不当等所造成．预防措施，应分析其具体原因，采取相应措施。
5．表层贫碳或脱碳
其成因是扩散期炉内气氛碳势过低，或高温出炉后在空气中缓冷时氧化脱碳，补救办法是在碳势较高的渗碳介质中进行补渗。
在脱碳层小于0．02mm情况下可以采用把其磨去或喷丸等办法进行补救。
6．表面腐蚀和氧化
渗碳剂不纯，含杂质多，如硫或硫酸盐的含量高，液体渗碳后零件表面粘有残盐，均会引起腐蚀．渗碳后零件出炉温度过高，等温盐浴或淬火加热盐浴脱氧不良，都可引起表面氧化，应仔细控制渗碳剂盐浴成分，并对零件表面及时清洗，。