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渗氮加工工艺基础知识

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.07.18
信息摘要:
渗碳工件的原材料一般为高碳钢或低碳环保碳素钢(碳含量低于0.25%)。渗碳后﹐铸铁件表面的成分可贴近中碳钢。工件渗碳后也要历经淬火﹐以获得高…

介绍:渗碳是挑唆氧原子渗透到到钢表面层的全过程。也是使高碳钢的工件具备中碳钢的表面层,再历经淬火和超低温回火,使工件的表面层具备高韧性和耐磨性能,而工件的管理中心一部分依然维持着高碳钢的延展性和塑性变形。

渗碳工件的原材料一般为高碳钢或低碳环保碳素钢(碳含量低于0.25%)。渗碳后﹐铸铁件表面的成分可贴近中碳钢。工件渗碳后也要历经淬火﹐以获得高的表面强度﹑高的耐磨性能和疲劳极限﹐并维持芯部有高碳钢淬火后的强延展性﹐使工件能承担冲击性荷载。渗碳加工工艺普遍用以飞机场﹑轿车和大拖拉机等的机械零件﹐如传动齿轮﹑轴﹑发动机凸轮轴等。

其关键的原理是让不锈钢板材表面接纳各种负载(损坏、疲惫、机械设备负荷及化学腐蚀)数最多的地区,根据渗透到碳等原素做到高的表面强度﹑高的耐磨性能和疲劳极限及耐腐蚀性﹐而无须根据价格昂贵的细晶强化或其他繁杂加工工艺方式对全部原材料开展解决。这不但可用便宜的碳素钢或碳素钢来替代一些较价格昂贵的铁素体不锈钢,并且可以维持芯部有高碳钢淬火后的强延展性﹐使工件能承担冲击性荷载。因而,符合实际环保节能、节能降耗,可持续发展观的方位。

渗碳加工工艺在我国能够上溯二十世纪之前。最开始是用固态渗碳物质渗碳。液體和汽体渗碳是在二十世纪出現并获得广泛运用的。英国在20年代刚开始选用转筒炉开展汽体渗碳。30年代﹐回转式汽体渗碳炉刚开始在工业生产上运用。六十年代高溫(960~1100℃)汽体渗碳获得发展趋势。至七十年代﹐出現了真空泵渗碳和正离子渗碳。

归类:按含碳量物质的不一样﹐渗碳可分成汽体渗碳、固态渗碳﹑液體渗碳﹑和碳氮共渗(氰化)。

汽体渗碳是将工件装进密闭式的渗碳炉内,进入汽体渗剂(甲烷气体、己烷等)或液體渗剂(汽油或苯、乙醇、甲苯等),在高溫下溶解出活性炭分子,渗透到工件表面,以得到 高碳钢表面层的一种渗碳实际操作加工工艺。

固态渗碳是将工件和固态渗碳剂(木碳加硫化促进剂构成)一起装在密闭式的渗碳箱中,将箱放进热处理炉中加温到渗碳温度,并隔热保温一定時间,使活性炭分子吓人工件表面的一种最开始的渗碳方式。

液體渗碳是运用液體物质开展渗碳,常见的液體渗碳物质有:碳碳复合材料,“603”渗碳剂等。

碳氮共渗(氰化)又分成汽体碳氮共渗 、液體碳氮共渗、固态碳氮共渗。

基本原理渗碳与别的有机化学调质处理一样﹐也包括3个基础全过程。

溶解→吸咐→外扩散

溶解:渗碳物质的溶解造成活性炭分子。

吸咐:活性炭分子被铸铁件表面消化吸收后即溶到表面马氏体中﹐使马氏体中碳含量提升。

外扩散:表面碳含量提升便与芯部碳含量出現浓度值差﹐表面的碳遂向內部外扩散。碳在钢中的外扩散速率关键在于温度﹐另外与工件中被渗原素內外浓度值差和钢中铝合金原素成分相关。

高碳钢渗碳:渗碳零件的原材料一般采用高碳钢或低碳环保碳素钢(碳含量小於0.25%)。渗碳后务必开展淬火才可以充分运用渗碳的有益功效。工件渗碳淬火后的表面显微镜机构关键为高韧性的奥氏体再加残留马氏体和小量渗碳体﹐心部机构为延展性好的低碳环保奥氏体或带有非奥氏体的机构﹐但应防止出现铁素体。一般渗碳层深层范畴为0.8~1.2mm﹐深层渗碳时达到2mm或更加深入。表面强度达到HRC58~63﹐心部强度为HRC30~42。渗碳淬火后﹐工件表面造成缩小热应力﹐对提升工件的疲劳极限有益。因而渗碳被普遍用于提升零件抗压强度﹑断裂韧性和耐磨性能﹐进而增加零件的使用期

加工工艺方式 1、一次加温淬火超低温回火,渗碳温度820~850℃或780~810℃

特性:对心部抗压强度规定多者,选用820~850ºC淬火,心部机构为低碳环保奥氏体;表面规定强度多者,选用780~810ºC加温淬火能够优化晶体

应用领域:适用固态渗碳后的碳素钢和高合金钢工件。汽体、液體渗碳厚的粗晶体钢,一些渗碳后不适合立即淬火的工件及渗碳后需机械加工制造的零件。

2、渗碳、高溫回火,一次加温淬火、超低温回火,渗碳温度840~860℃

特性:高溫回火使奥氏体和残余马氏体溶解,渗层中碳和铝合金原素以渗碳体方式溶解,有利于工削生产加工及淬火后渗层残余马氏体降低

应用领域:关键用以CR-NI碳素钢渗碳工件

3、二次淬火超低温回火

特性:第一次淬火(或淬火),能够清除渗层网状结构渗碳体及优化心部机构。第二次淬火关键改进渗层机构,但对心部特性规定较高时应在心部AC3之上淬火

应用领域:关键用以对物理性能规定很高的关键渗碳工件,非常是对粗晶体钢。但在渗碳后需开展2次高溫加温,使工件形变及空气氧化渗碳提升,调质处理全过程较繁杂

4、二次淬火冷暴力超低温回火

特性:高过AC1或AC3(心部)的温度淬火,铁素体不锈钢表面残余马氏体较多,经冷暴力(-70~80ºC)促进马氏体变化,进而提升表面强度和耐磨性能

应用领域:关键用以渗碳后不用机械加工制造的铁素体不锈钢工件

5、立即淬火超低温回火

特性:不可以优化钢的晶体。工件淬火崎变很大,碳素钢渗碳件表面残余马氏体量较多,表面强度较低

应用领域:实际操作简易,成本费便宜。井式炉用于解决对形变和承担冲击性荷载并不大的零件,适用汽体渗碳和液體渗碳加工工艺

6、预冷立即淬火超低温回火,淬火温度800~850℃

特性:能够降低工件淬火崎变,渗碳层中残余马氏体量也可稍有减少,表面强度略微提升,但马氏体晶体沒有转变

应用领域:实际操作简易,工件空气氧化、渗碳及淬火形变均较小。广泛运用于细晶体钢生产制造的各种各样工件。

普遍缺点一.碳浓度值过高

⒈造成缘故及伤害:假如渗碳时大幅度加温,温度又过高或固态渗碳时要全新升级渗碳剂,或用明显的催渗剂过多都是造成渗碳浓度值过高的状况。伴随着碳浓度值过高,工件表面出現小块粗壮的渗碳体或网状结构渗碳体。因为这类硬脆机构造成,使渗碳层的延展性骤降。而且淬火时产生高碳钢奥氏体,在切削时非常容易出現切削裂痕。

2.避免 的方式

①不可以大幅度加温,需选用适度的加温温度,不使钢的晶体长大了为好。假如渗碳时晶体粗壮,则应在渗碳后淬火或2次淬火解决来优化晶体。

②严控温度控制匀称性,不可以起伏过大,在反射炉中固态渗碳时要需注意。

③固态渗碳时,渗碳剂要新、旧配制应用。催渗剂最好是选用4—7%的BaCO3,不应用Na2CO3作催渗剂。

二.碳浓度值过低

⒈造成的缘故及伤害:温度起伏非常大或催渗剂偏少都是造成表面的碳浓度值不够。最理想化的碳浓度值为0.9—1.0%中间,小于0.8%C,零件非常容易损坏。

⒉避免 的方式:

①渗碳温度一般选用920—940℃,渗碳温度过低便会造成碳浓度值过低,且增加渗碳時间;渗碳温度过过高造成晶体粗壮。

②催渗剂(BaCO3)的使用量不可小于4%。

三.渗碳后表面部分贫碳

⒈造成的缘故及伤害:固态渗碳时,木碳颗粒物过大或参杂有石头等残渣,或催渗剂与木碳拌得不匀称,或工件所触碰都是造成部分无碳或贫碳。工件表面的废弃物还可以造成贫碳。

⒉避免 的方式

①固态渗碳剂一定要按占比配置,搅拌均匀。

②装炉的工件留意不必有触碰。固态渗碳时要将渗碳剂捣实,勿使渗碳过塌进而工件触碰。

③除去表面的废弃物。

四.渗碳浓度值加重衔接

⒈造成的缘故及伤害:渗碳浓度值忽然衔接便是表面与管理中心的碳浓度值转变加重,并不是由高到低的匀称衔接,只是忽然衔接。造成此缺点的缘故是渗碳剂功效很明显(如新口配置的木碳,旧渗碳剂加得非常少),另外钢中有Cr、Mn、Mo等铝合金原素是促进渗碳体产生明显,而导致表面浓度较高的,管理中心较低浓度的,并无衔接层。造成此缺点后导致表中非常大的热应力,在淬火全过程中或切削全过程中造成裂痕或脱落状况。

⒉避免 的方式:渗碳剂新老按照规定配制制,使渗碳缓解。用BaCO3作催渗剂不错,由于Na2CO3较为大幅度。

五.磨生产加工时造成回火及裂痕

⒈造成的缘故:渗碳层经切削生产加工后表面造成变软的状况,称作磨生产加工造成的回火。它是因为切削时生产加工切削速度太快,沙轮片强度和粒度分布或转速比挑选不善,或切削全过程中制冷不充足,都易造成该类缺点。这是由于切削时的发热量使表面变软的原因。切削时造成回火缺点则零件耐磨性能减少。

表面造成六角形裂痕。这是由于用硬质的沙轮片表面遭受过分切削,而发烫引发。也与调质处理回火不够,残留热应力过大相关。用酸腐蚀后,但凡有缺陷位置呈灰黑色,可与沒有缺点处差别起来。它是切削时造成发热量回火。使马使体变化为屈氏体机构的原因。实际上,裂痕在切削后人眼就可以看到。

⒉避免 的方式:

①淬火后务必历经充足回火或数次回火,清除热应力。

②选用40~60粒度分布的软塑或中质三氧化二铝沙轮片,切削切削速度但是大。

③切削应先开冷冻液,并留意切削全过程中的充足制冷。

常见问题(1)渗碳前的预备处理淬火--目地是改进原材料初始机构、降低带条状、清除魏氏机构,使表面表面粗糙度变窄,清除原材料流线型不科学情况,淬火加工工艺;用860--980℃空冷、179--217HBS。

(2)渗碳后需开展机械加工制造的工件,强度不可高过30HRC。

(3)针对有厚壁管沟的渗碳淬火零件,厚壁管沟处不可以在于渗碳以前生产加工。

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