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渗碳淬火常见问题,减少渗碳淬火变形的方法

作者:孤家寡女 下载:word格式

钢的渗碳

钢的渗碳:将钢件在渗碳介质中加热保温,使碳原子渗入工件表面,并获得一定的编码碳含量和一定碳浓度梯度的热处理工艺。

渗碳的主要目的就是工件表面获得高的表面硬度,耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

今天主要跟大家讨论一下渗碳淬火中常见的质量缺陷以及产生原因和解决方案:

渗碳淬火常见组织缺陷:表面硬度低,表面残奥超标,碳化物超标,内氧化,表面非马超标,亚表面非马超标,心部硬度超差(上差,下差)。我这汇总的是常见的质量缺陷,当然也有一些特殊棘手的问题。

01表面硬度低

产生的原因主要有:

1、表面残奥超差,

2、表面碳浓度低,

3、表面非马严重,

4、回火温度高这些都是最基本的东西。

需要结合渗碳工艺以及炉子碳式进行分析,或者是深腐蚀高倍下看表面是否存在弥散分布的碳化物颗粒,若看不到碳化物颗粒,则可初步判定为表面碳浓度低

还有一个大家一定要注意,对于渗碳件测表面硬度,要根据硬化层深,选择不同的载荷 渗层≥0.6的选择HRC,0.3-0.6的HRA,0.15-0.4的,HR15N.

02 残奥超差

主要原因是:由于碳势高,强扩比搭配不当。

淬火表面冷却速度较慢,

奥氏体中碳及其合金元素较高。

03 内氧化

我讨论的主要是可控气氛渗碳啊炉内含氧气体CO2,H2O ,O2 是有害气体,在高温下极易引起某些以固溶形式存在的合金元素氧化。

在氧化过程中,氧吸附于金属的表面然后沿奥氏体境界向内扩散,引起境界合金元素的氧化

。形成内氧化的合金元素是从奥氏体化的固溶体中获得,其结果是靠近氧化物颗粒的奥氏体基体中该合金元素减少,造成淬火后内氧化处形成非马组织。

解决方法:在强渗阶段,在不产生碳黑的情况下尽可能提高气氛碳势,在高的Cp下可显著减少内氧化并缩短渗碳时间。开启炉门后加大排气。提高淬火油冷却能力和搅拌能力;另外可在降温结束前5~10分钟向炉内通入0.3m3/h的NH3对渗层进行氮补充合金化,提高渗层淬透性和淬硬性。控制Si,Mn含量。

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tips:内氧化抛光后在光学显微镜下直接看。看非马浅腐蚀,腐蚀2-3秒即可。

04 非马

非马组织本质是淬火时形成的高温转变组织,其基体组织:托氏体,贝氏体,由于非马形成温度高,在组织转变过程中已遭到高温自回火,所有非马容易腐蚀(浅腐蚀即可,一般腐蚀2-3秒即可)。在渗碳钢中Cr Mn Si容易被氧化,Mo有抑制内氧化的作用。

Si是影响钢在渗碳内氧化的主要内在因素。当在渗碳后期碳势过低。出炉时在空气中停留过长,渗剂中的含水量,炉子密封不严,淬火油的冷却能力不够,搅拌能力不够、工件放得太密集,工件上有氧化皮或锈斑等。

05 碳化物超标

碳化物分为网系,颗粒系。碳化物网系:主要是淬火延迟,冷却速度慢导致。碳化物颗粒系:主要是炉子碳势过高

06 心部硬度超上下差

心部硬度超上差:材料淬透性好,淬火介质冷却速度快。

心部硬度下差:材料淬透性差,淬火介质冷却速度慢。

问:心部产生铁素体和魏氏体的原因?

答:魏氏体一般产生于锻造阶段,温度高导致。预处理正火或者等温正火,已经切断了组织遗传。渗碳淬火后心部产生大量铁素体,对于新手来说很容易判断是魏氏体,其实是些贝氏体类的东西

心部铁素体跟冷却有关,还有组织遗传,要看材料,在某些位置会出现,低碳合金钢预处理好,不大会有

工件渗碳淬火后表面碳浓度通常要求在0.7-1.05范围内,低碳钢取0.9-1.05,NiCr合金钢取0.7-0.8,其他合金取0.8-0.9。

2问:内孔的淬硬层深度怎么解决?

答:这个问题需要与客户沟通的,对于壁薄件,没啥问题,壁厚件的话,内孔渗层肯定比齿部浅。建议选择淬透性好钢种。

3问:碳化物呈网状跟碳势有关系吗?

答:这个看网状形态,颗粒状多了也会形成网的。一般来讲关系不大,网系一般是由于冷却慢,碳势过高,颗粒状多的话,也会成网。。两者有明显的区别

4问:渗碳后直接淬火跟二次加热淬火对渗层的影响?我们有些产品渗碳以后出去加工,再回来淬火,最近想改成渗碳完成后直接没入油池,从我记录的时间来看,直接下油池的产品渗碳时间会比较短。

答:二次加热淬火和直接淬火渗碳层深度是不影响的。区别是二次加热淬火融入奥氏体内的合金元素肯定没有直接淬火的高。所以,二次加热淬火淬透性要差些。硬化层会浅一些,这也是有的时候为何越返工,心部硬度越低的原因。

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