渗碳质量提高-重庆义扬机电设备有限公司.doc

渗碳淬火件、气体软氮化件质量提高的途径 李志义1、田荣华2、葛友海3、胡培中4 （1、重庆义扬公司、重庆长江电炉厂电话023办） 2、重庆青山机械厂 邮编402761 3、重庆红岩汽车厂车轿厂 邮编402300 4.重庆机床厂 邮编 400055） 前言：伴随着改革开放、入世。所制造的产品能否打入国际先进国家市场，渗碳淬火件、气体软氮化件质量要求越来越高。本文只着重讨论工艺问题，预祝：采用世界一流的设备，只有采用世界第一流的工艺，才能生产出世界第一流的产品。本人认为第一流的指标：以渗碳或碳氮共渗为例。表面硬度HRC61以上（HV1转换），非马≤3μm （浅腐蚀）、产品表面光亮，无碳黑，碳化物极度弥散。马氏体组织1-2级，残A8%以下，变形极小，不磨齿或很少磨齿。硫化物、氧化物＜1级，同炉同钢号同形状尺寸产品硬度波动±1HRC。 一、怎样使渗碳淬火件质量提高 1、渗碳淬火件表面硬度和非马氏体组织（1）： 在渗碳淬火件表面层中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织，此处恰好不是表层压应力最大的区域，已被公认是由于内氧化而贫合金化元素导致形成屈氏体类组织，也被称为非马氏体组织。一旦形成此类组织，其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲劳极限。因此国内外知名的车辆制造厂家大都对非马氏体层厚度有明确的规定，如德国波尔特、奔驰、宝马公司要求此层厚度必须在3μm以下。非理由是：①渗碳出来要磨齿：磨齿将压应力转成拉压力。②喷丸强化，该压应力在高速旋转生热中衰减。不磨齿不行？不磨齿是现代生产齿轮的热门话题。采用多用炉生产的齿轮不磨齿的厂家，重庆地区有重庆青山工业公司等（3.7）。缩短渗碳时间，碳化物极度弥散节省大量机加工费用，领先于：世界任何先进国家。 1.1.1关于非马氏体组织 渗碳淬火件的非马氏体组织包括表面脱碳形成的铁素体，表层沿晶界形成的屈氏体，有的钢种是贝氏体。非马氏体组织层和钢表面含碳量关系的示意图1。有此种组织工件的表层含碳量由表及里成逐渐升高趋势，到最高值后在逐步降至心部含碳量。与最大含碳量位置相对应也是淬火后最大压应力的地方。 1.1.2非马氏体组织的范围：在渗碳过程中，由于内氧化的原因，使渗体表面碳含量下降产生非马氏组织，这些组织初生铁素体，初生屈氏体（连成一片称黑带，未连成一片称黑网），部分钢种的贝氏体。均为非马氏体组织。如图1：渗碳淬火钢非马氏体组织层和表层碳浓度的关系 Tr + M+Tr M+Ar+Tr M+Ar M+Ar+B 心部 F 最大含碳量 含碳量（%） 至表面距离/㎜ 1.1.3相关的标准 中国国标GB/T8539-2000；1级 德国大众 德国波尔舍、奔驰、宝马 HRC58渗层＜0.75㎜ 非马＜12μm 以上 0.75-2.25㎜ 非马＜20μm HRC60以上 非马≤10μm HRC61以上 非马≤3μm （若用HV1转换大约HRC53） （HV1转换） 金相浅腐蚀 （HV1转换） 金相浅腐蚀 1.2渗碳淬火件采用二次淬火，即在渗碳完成后在炉内空冷，而后重新加热再淬火。 使淬火组织细密、马氏体针较细残A下降（国标400倍金相测残A的缺陷：在400倍显微镜下，残A中的大量的马氏体岛看不到、而硬度不低，磁性检测残A合格）、变形小，耐磨性好；缺点：工艺流程时间太长。热处理设备较差，内氧化增加。 1.3渗碳气源的选择（2）：天然气＞丙烷＞丙酮）；最成功的“超级渗碳气氛”是空气/甲烷基（9）。 1.4渗碳过程中尽可能避免CO Cad+CO2的渗碳机理：该机理必然是一边渗碳一边氧化。 1.5直接生成无氧参加下的渗碳技术是近代新技术的热门课题。 1.5.1目前能产生的无氧下渗碳的气源这些气源在一定条件下才能优化。（务必注意优化措施） 甲烷 CH4 * Cad+H2 最早发现是苏联学者1966年，70年代德国、美国学者持同样观点 丙烷C3 H8 C+2CH4 * 3Cad+H2 C3 H8 C2 H4+ H4 Cad+CH4 * 3Cad+H2 C3 H8 C2 H2+ H2+ CH4 2Cad+CH4+2H2 * 3Cad+H2 乙烯C2 H4 Cad+CH4 * 2Cad+H2 乙炔C2 H2 2Cad+H2 德国易普森和法国汤姆森在低压真空炉内使用。 重庆地区的乙炔C2H2也是天然气制造的。均存在含水、含硫指标。 要使无氧参加下渗碳技术达到最多的自由活性碳原子，气源必须要考虑含硫含水的控