渗碳检验及组织缺陷
重载齿轮渗碳质量检验标准
重载齿轮渗碳质量检验标准重载齿轮渗碳质量检验标准主要关注渗碳工序后的齿轮质量，以确保其满足重载应用的要求。
以下是对该标准的详细介绍：1.渗碳层深度和有效硬化层深度：这两个指标是衡量渗碳质量的重要技术参数。
渗碳层深度指的是从齿轮表面到渗碳层与未渗碳部分交界处的距离，而有效硬化层深度则是指从齿轮表面到硬化层与心部交界处的距离。
这两个指标都需要通过金相检测等方法进行准确测量，以确保齿轮的耐磨性和承载能力。
2.表面碳含量和组织：渗碳过程中需要控制齿轮表面的碳含量，以获得理想的组织结构和性能。
表面碳含量过高或过低都会导致齿轮性能下降，因此需要通过化学分析等方法进行准确控制。
同时，组织中的碳化物形态、分布以及残留奥氏体的含量等也需要符合标准要求，以确保齿轮的强度和韧性。
3.表层硬度梯度：渗碳后齿轮的表层硬度梯度应平缓且连续，避免出现硬度突变的情况。
这可以通过硬度测试等方法进行检测，以确保齿轮在使用过程中能够承受较大的载荷和冲击。
4.变形量：渗碳过程中由于热胀冷缩等因素，齿轮可能会产生一定的变形。
因此，需要对变形量进行控制，以确保齿轮的精度和装配性能。
变形量可以通过测量齿轮的尺寸和形状等参数进行评估。
5.内部缺陷：渗碳过程中可能会产生一些内部缺陷，如裂纹、气孔等。
这些缺陷会严重影响齿轮的性能和使用寿命，因此需要通过无损检测等方法进行排查和剔除。
总之，重载齿轮渗碳质量检验标准涵盖了多个方面的指标和要求，旨在确保渗碳后的齿轮具有优异的耐磨性、承载能力、强度和韧性等性能，以满足重载应用的需求。
在实际应用中，需要根据具体的产品要求和工艺条件制定相应的检验标准，并严格执行以确保产品质量。
渗碳缺陷及质量控制
4 过热 渗碳时或渗碳后加热时过热，表现为钢
的晶粒过大。
危害：增加脆性，增加表面碳化物的数量， 并形成粗大碳化物，甚至形成莱氏体，使 零件报废。
消除办法：进行正火后再淬回火。
5 表面氧化和脱碳
原因： 渗碳后期渗碳气氛浓度过低，或渗碳后 冷却及淬火加热时保护不良。
危害：降低了表面硬度和耐磨性，也降低了接触疲 劳强度，淬火时易开裂。
危害：降低表面硬度和接触疲劳、弯曲疲劳 性能，淬火易变形。
消除办法：进行高温回火后，重新加热淬火 或冷处理。
3 黑色组织
所谓黑色组织是指在渗层内的组织中沿晶界出现断续 网状渗碳体及铁素体和黑色的非马氏体组织，其特征颇似 过烧组织。深度约为0.03－0.05毫米左右。 产生原因：出现黑色组织的原因，目前还没有取得一致的看 法。一般认为，可能是由氧化和深层淬透性不足引起的。 危害：降低表面硬度和耐磨性，缩短零件使用寿命。 消除办法：减少氧化性气氛，增加炉子的密封性，排气充分； 同时应加快冷却速度以减少非马氏体体组织的出现。 。
根据分析的数据作出含碳最与离表面距离的分布 曲线，该曲线反映出渗层浓度分布情况。
二、渗碳件常见缺陷
1 渗碳层中有网状或大块状碳化物 2 渗层中有大量的残余奥氏体 3 黑色组织 4 过热 5 表面脱碳 6表面含碳量过低渗层深度不足 7 渗碳层过深 8 渗碳层不均匀 9 表面腐蚀及氧化 10 心部硬度不足 11心部出现过多的铁素体 12反常组织
对严格要求渗层的产品只能报废。
8 渗碳层不均匀
产生原因：零件表面不清洁或积碳，炉温不均，气 氛循环不良或漏气，原材料带状偏析严重。
危害：性能不均，降低使用寿命。 消除办法：补渗 为避免层深增加太多，可适当取低
点的渗碳温度
渗碳淬火表面缺陷组织照片
图 A 渗碳淬火齿轮齿根处的晶界内氧化（IGO ）。
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图B 齿根处的非马组织
（托氏体为主），高温转变组织。
图 C 渗碳淬火表面硬化层中的贝氏体量（高温转变组织，或中间转变产物ITP ）
Motion_0576
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说明：
图A 为晶间内氧化，1％Nital 轻浸蚀。
非常常见，但图中太严重了。
图B 为内氧化造成表面层淬透性降低，产生的淬火非马组织（淬火托氏体为主）。
图示的2张照片都严重不合格。
图C 为渗碳层淬火后在表面层和次表面层形成的高温转变组织（贝氏体为主），如果0.30mm 内超过5％就属于不合格。
图示照片上面一张接近合格，下面严重不合格。
形成的原因RCLbbs 中讨论的很多，讲的都基本到位，我这里就不再赘述了。
渗碳件常见缺陷与对策
渗碳件常见缺陷与对策一、渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因：1、表面碳浓度过高；2、滴注式渗碳，滴量过大；3、控制气氛渗碳，富化气太多；4、液体渗碳，盐浴氰根含量过高；5、渗碳层出炉空冷，冷速太慢；对策：1、降低表面碳浓度，扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度，也可适当减少渗碳期滴量；2、减少固体渗碳的催碳剂；3、减少液体渗碳的氰根含量；4、夏天室温太高，渗后空冷件可吹风助冷；5、提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间；6、两次淬火或正火+淬火，也可正火+高温回火，然后淬火回火；二、渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因：1、奥氏体较稳定，奥氏体中碳及合金元素的含量较高；2、回火不及时，奥氏体热稳定化；3、回火后冷却太慢；对策：1、表面碳浓度不宜太高；2、降低直接淬火或重新加热淬火温度，控制心部铁素体的级别≤3级；3、低温回火后快冷；4、可以重新加热淬火，冷处理，也可高温回火后重新淬火；三、表面脱碳缺陷产生原因：1、气体渗碳后期，炉气碳势低；2、固体渗碳后，冷却速度过慢；3、渗碳后空冷时间过长；4、在冷却井中无保护冷却；5、空气炉加热淬火无保护气体；6、盐浴炉加热淬火，盐浴脱氧不彻底；对策：1、在碳势适宜的介质中补渗；2、淬火后作喷丸处理；3、磨削余量，较大件允许有一定脱碳层（≤0.02mm）；四、渗碳层淬火后出现屈氏体组织（黑色组织）缺陷产生原因：渗碳介质中含氧量较高：氧扩散到晶界形成Cr、Mn、Si的氧化物，使合金元素贫化，使淬透性降低。
对策：1、控制炉气介质成分，降低含氧量；2、用喷丸可以进行补救；3、提高淬火介质冷却能力；五、心部铁素体过多，使硬度不足缺陷产生原因：1、淬火温度低；2、重新加热淬火保温时间不足，淬火冷速不够；3、心部有未溶铁素体；4、心部有奥氏体分解产物；对策：1、按正常工艺重新加热淬火；2、适当提高淬火温度延长保温时间；六、渗碳层深度不足缺陷产生原因：1、炉温低、保温时间短；2、渗剂浓度低；3、炉子漏气；4、盐浴渗碳成分不正常；5、装炉量过多；6、工件表面有氧化皮或积炭；对策：1、针对原因，调整渗碳温度、时间、滴量及炉子的密封性；2、加强新盐鉴定及工作状况的检查；3、零件应该清理干净；4、渗层过薄，可以补渗，补渗的速度是正常渗碳的1/2，约为0.1mm/h左右；七、渗层深度不均匀缺陷产生原因：1、炉温不均匀；2、炉内气氛循环不良；3、炭黑在表面沉积；4、固体渗碳箱内温差大及催渗剂不均匀；5、零件表面有锈斑、油污等；6、零件表面粗糙度不一致；7、零件吊挂疏密不均；8、原材料有带状组织；对策：1、渗碳前严格清洗零件；2、清理炉内积炭；3、零件装夹时应均匀分布间隙大小相等；4、经常检查炉温均匀性；5、原材料不得有带状组织；6、经常检查炉温、炉气及装炉情况；八、表面硬度低缺陷产生原因：1、表面碳浓度低；2、表面残余奥氏体多；3、表面形成屈氏体组织；4、淬火温度高，溶入奥氏体碳量多，淬火后形成大量残余奥氏体；5、淬火加热温度低，溶入奥氏体的碳量不够，淬火马氏体含碳低；6、回火温度过高；对策：1、碳浓度低，可以补渗；2、残余奥氏体多，可高温回火后再加热淬火；3、有托氏体组织，可以重新加热淬火；4、严格热处理工艺纪律；九、表面腐蚀和氧化缺陷产生原因：1、渗剂不纯有水、硫和硫酸盐；2、气体渗碳炉漏气固体渗碳时催渗剂在工件表面融化，液体渗碳后，工件表面粘有残盐；3、高温出炉，空冷保护不够；4、盐炉校正不彻底，空气炉无保护气氛加热，淬火后不及时清洗；5、零件表面不清洁；对策：1、严格控制渗碳剂及盐浴成分；2、经常检查设备密封情况；3、对零件表面及时清理和清洗；4、严格执行工艺纪律；十、渗碳件开裂缺陷产生原因：1、冷却速度过慢，组织转变不均匀；2、合金钢渗后空冷，在表层托氏体下面保留一层未转变奥氏体在随后冷却或室温放置时，转变成马氏体，比容加大，出现拉应力；3、第一次淬火时，冷却速度太快或工件形状复杂；4、材质含提高淬透性的微量元素（Mo、B）太多等；对策：1、渗后减慢冷却速度，使渗层在冷却过程中完全共析转变；2、渗后加快冷却速度，得到马氏体+残余奥氏体。
渗碳常见的五种缺陷和相应的防止方法
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
渗碳常见的五种缺陷和相应的防止方法
一、碳浓度过高
1、产生原因及危害：假如渗碳时急剧加热，温度又过高或固体渗碳时用全新渗碳剂，或用强烈的催渗剂过多都会引起渗碳浓度过高的现象。
随着碳浓度过高，工件表面出现块状粗大的碳化物或网状碳化物。
由于这种硬脆组织产生，使渗碳层的韧性急剧下降。
并且淬火时形成高碳马氏体，在磨削时容易出现磨削裂纹。
⒉防止的方法
①不能急剧加热，需采用适当的加热温度，不使钢的晶粒长大为好。
假如渗碳时晶粒粗大，则应在渗碳后正火或两次淬火处理来细化晶粒。
②严格控制炉温均匀性，不能波动过大，在反射炉中固体渗碳时需特别注意。
③固体渗碳时，渗碳剂要新、旧配比使用。
催渗剂最好采用47%的BaCO3，不使用Na2CO3 作催渗剂。
二、碳浓度过低
⒈产生的原因及危害：温度波动很大或催渗剂过少都会引起表面的碳浓度不足。
最理想的碳浓度为0.91.0%之间，低于0.8%C，零件容易磨损。
⒉防止的方法：
①渗碳温度通常采用920940℃，渗碳温度过低就会引起碳浓度过低，且延长渗碳时间;渗碳温度过高会引起晶粒粗大。
②催渗剂(BaCO3)的用量不应低于4%。
三、渗碳后表面局部贫碳：。
渗碳件的缺陷有哪些及防止措施
渗碳件的缺陷有哪些？如何防止渗碳缺陷？（1）渗碳层中网状或大块花碳化物产生的原因是渗碳碳势太高，使表面渗层含碳量太高合渗碳后冷却速度过慢。
网状碳化物增加了表面脆性，渗层容易剥落，降低使用寿命，容易使零件表面在淬火或磨削加工中产生裂纹。
消除的办法是进行Acm以上的高温淬火或正火。
预防办法是减低炉内碳势，延长扩散时间。
（2）渗碳层中大量残余奥氏体产生的原因是渗碳剂浓度太高使表面含碳量过高、淬火温度太高。
消除的办法是进行高温回火后重新加热淬火+回火或冷处理+回火。
预防措施：降低炉内碳势，选择较低的淬火温度。
淬火剂温度偏高也是原因之一。
淬火剂的温度越低，淬火冷却的终止温度距离马氏体转变终止点Mf也就越近，马氏体转变进行越充分，残余奥氏体就越少。
反之，淬火剂温度高了，则残余奥氏体量也就多了。
（3）反常组织一般在含氧量较高的钢（如沸腾钢）固体渗碳时出现，其特征是网状碳化物和珠光体之间被一层铁素体所分离。
这种组织淬火后易出现软点。
消除的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，以便使组织均匀化，并选用更为剧烈的冷却剂淬火。
（4）渗碳零件中形成魏氏组织在高温下进行长时间渗碳后，奥氏体晶粒会急剧长大，碳浓度也大大增加，在随后的缓慢冷却中，二次渗碳体很易于沿奥氏体晶粒的一定晶面析出，形成穿插在晶粒内部的白亮色的粗针，这种组织称为过共析魏氏组织。
产生的原因是长时间过热渗碳和渗碳后冷却太缓慢。
这种组织可通过渗碳后的两次家人淬火予以改善或完全消除。
在渗碳件的心部出现魏氏组织，这种魏氏组织的针状物是先共析铁素体。
形成的原因是：①原材料为本质粗晶粒钢或原始组织中已有魏氏体组织，通过高温长时间渗碳，晶粒会更加粗大，在随后的缓慢冷却中，先共析铁素体以针状自晶界向晶内析出或在晶粒内部单独呈针状析出而形成白亮针状的魏氏组织。
②渗碳工艺不当。
渗碳温度过高，保温时间太长，奥氏体晶粒特别粗大，导致冷却后出现魏氏组织，这种组织具有明显的过热特征。
渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施
保持热处理过程中温度和冷却速度的稳定性、加强齿轮结构 设计等。
02
预防措施
选用高质量渗碳剂
确保渗碳剂质量
选用由正规厂家生产、质量稳定的渗 碳剂，避免因渗碳剂质量问题导致热 处理缺陷。
查验成分含量
避免混用不同牌号渗碳剂
不同牌号的渗碳剂成分和性能有所差 异，避免混用以免影响热处理效果。
对渗碳剂的成分含量进行严格检验， 确保其符合工艺要求。
渗碳剂的选用和调整
选用
根据齿轮的材质和热处理需求，选择合适的渗碳剂。
调整
根据实际操作情况，对渗碳剂的成分和比例进行适当调整，以确保齿轮能够获得理想的 渗碳效果。
渗碳过程的控制
温度控制
保持渗碳炉内的温度稳定 ，以避免齿轮在渗碳过程 中出现不均匀的温度分布 。
时间控制
渗碳过程应控制在适当的 温度和时间下进行，以确 保齿轮能够充分吸收碳元 素。
淬火过程的控制
温度控制
保持淬火炉内的温度稳定，以避 免齿轮在淬火过程中出现不均匀 的温度分布。
时间控制
淬火过程应控制在适当的温度和 时间下进行，以确保齿轮能够获 得理想的硬度和耐磨性。
冷却控制
淬火后的冷却过程也需严格控制 ，以避免齿轮出现裂纹或其他淬 火缺陷。
04
渗碳齿轮热处理质量检测方法
渗碳层深度检测
预防措施
提高渗碳温度、延长渗碳时间、优化 炉内气氛等。
渗碳层碳浓度不均匀
原因
渗碳层碳浓度不均匀可能是由于渗碳过程中温度波动大、炉内气氛不稳定、渗碳剂分布不均匀等原因引起的。
预防措施
保持渗碳过程中温度稳定、优化炉内气氛、均匀分布渗碳剂等。
齿轮表面粗糙
原因
齿轮表面粗糙可能是由于渗碳后表面残渣未清理干净、热处理过程中氧化脱碳严重等原因引起的。
渗碳淬火的缺陷
渗碳淬火常见缺陷本文是多年从事渗碳淬火的一线工艺人员讲解：工艺流程，渗碳淬火常见缺陷，到积碳如何燃烧，如何定碳，以及炉子的日常保养等。
在热处理实际生产中，往往由于细节的忽略经常导致不良品的出现。
因此热处理工作中要认真负责，将不良品岀现的几率降到最低。
实际生产中的热处理流程如下：来料检验（有无磕碰伤，铁屑，漏工序）一备料（热处理工艺卡，可以拼炉的产品）一一装料（选择正确的装料方式，主要是从变形方而考虑）——淸洗（需要刷涂料的刷涂料防渗，需要螺纹防渗的螺纹防渗）——预氧化（主要是为了使工件表而活化，提髙渗碳速度）——进加热炉（工艺一左要选择正确）一后淸洗——低温回火。
当然随炉试样也要有的。
渗碳淬火常见工艺缺陷：内氧化（IGO），碳化物超标（游离状碳化物，网状碳化物），残余奥氏体超标，渗碳淬硬层中贝氏体数量（NMTP）超标，晶粒粗大，渗碳层淬火后微裂纹, 心部硬度和渗碳深度出现偏差。
内氧化：可控气氛渗破是建立在水煤气反应之上的，CO+H20一CO2+H2,英中C02, H20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的氧化，在氧化过程中，氧吸附于金属表面然后沿奥氏体晶界向内部扩散，引起晶界合金元素的氧化。
形成内氧化的合金元素是从奥氏体化的固溶体中获得，英结果是靠近氧化物微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，降低了工件表面的残余压应力，因此在生产中要避免内氧化的产生。
1. 工件进炉前不能有油，水，锈斑。
2. 合理装炉，保证炉温恢复快，炉气恢复要快，减轻升温阶段内氧化的产生。
3. 严格控制渗碳辅料的质量。
4. 提高淬火温度和淬火冷却介质冷速减轻非马的产生。
5. 渗碳淬火前10-30min通入5-10%NH3也可减缓非马的产生碳化物：碳化物产生主要是由于渗碳碳势高，扩散不好，降温淬火时，在尖角和齿顶部位容易析岀网状和断续网状磯化物。
一旦析出网状碳化物返工也很难消除，因此工艺上一泄要引起注意。
11种渗碳件常见缺陷及防止措施
11种渗碳件常见缺陷及防止措施1.表层粗大块状或网状碳化物形成原因及防止措施：（1）渗碳剂活性太高或渗碳保温时间过长；（2）降低渗剂活性当渗层要求较深时，保温后期适当降低渗剂活性。
返修方法：（1）在降低碳势气氛下延长保温时间，重新淬火；（2）高温加热扩散后瑞淬火。
2.表层大量残余奥氏体形成原因及防止措施：（1）淬火温度过高,奥氏体中碳及合金元素含量高；（2）降低渗剂活性，降低直接淬火或重新加热淬火的温度。
返修方法：（1）冷处理；（2）高温回火后,重新加火；（3）采用合适的加热温度，重新淬火。
3.表面脱碳形成原因及防止措施：渗碳后期渗剂活性过分降低,气体渗碳炉漏气。
液体渗碳时碳酸盐含量过高，在冷却罐中及淬火加热时保护不当，出炉时高温状态在空气中停留时间过长。
返修方法：（1）在活性合适的介质中补渗；（2）喷丸处理(适用于脱碳层≤0.02mm时。
4.表面非马氏体组织形成原因及防止措施：渗碳介质中的氧向钢中扩散，在晶界上形Cr、Mn等元素的氧化物，致使该处合金元系贫化，淬透性降低，淬火后出理黑色网状组织(托氏体)控制炉内介质成分，降低氧的含量，提高淬火速度，合理选择钢材。
返修方法：当非马氏体组织出现处深度≤0.02mm时，可用喷丸处理强化补救；出现深度过深时,重新加热淬火。
5.反常组织形成原因及防止措施：当钢中含氧量较高(沸腾钢),固体渗碳时渗碳后冷却速度过慢,在渗碳层中出现先共析渗碳体网周围有铁素体层,淬火后出现软点。
返修方法：提高淬火温度或适当延长淬火加热保温时间,使奥氏体均匀化,并采用较快淬火冷却速度。
6.心部铁素体过多形成原因及防止措施：淬火温度低,或重新加热淬火保温时间不够。
返修方法：按正常工艺重新加热淬火。
7.渗层浓度不够形成原因及防止措施：炉温低,渗层活性低,炉子漏气或渗碳盐浴成分不正常加强炉温校验,及炉气成分或盐浴成分的监测。
返修方法：补渗。
8.渗层深度不均匀形成原因及防止措施：炉温不均匀:炉内气氛循环不良；升温过程中工件表面氧化；碳黑在工件表面沉积；工件表面氧化皮等没有清理干净；固体渗碳时渗碳箱内温差大及催渗剂拌和不均匀。
浅谈渗碳工艺缺陷及预防措施
浅谈渗碳工艺缺陷及预防措施张曙灵 吴 镝(焦作大学,河南焦作 454000)摘要:以煤矿机械广泛使用的渗碳齿轮为例,详细分析热处理过程中的各种缺陷,指出产生缺陷的原因,提出了预防措施及各种工艺方法,对提高制造渗碳齿轮的质量有一定的指导作用。
关键词:渗碳 硬化层 淬火 预防措施Ξ中图分类号:TH162 文献标识码:A 文章编号:1008Ο7257(2001)04Ο0053Ο04渗碳齿轮在煤矿机械中有着广泛应用。
采煤机、运输机、提升机中都有许多渗碳齿轮,现场使用表明,齿轮的失效多数与渗碳齿轮在热处理过程中的许多缺陷有关。
如表层和心部硬度不够,表层过度渗碳与硬化层偏浅,渗碳层深度不均匀,表层内氧化等。
这些缺陷在生产和应用中危害极大,严重地影响齿轮的寿命,更有甚者影响到整个机器的寿命。
因此探讨渗碳齿轮热处理缺陷及预防措施,对于提高煤矿机械的性能、使用可靠性有着重大意义。
本文根据渗碳齿轮制造及使用中出现的问题,分析并提出一些具体的工艺措施。
1.渗碳齿轮热处理缺陷及工艺措施111 齿轮表层过度渗碳渗碳齿轮由于处理不当过度渗碳后,表层将会出现块状、网状碳化物,使用时齿轮塑性变形能力降低,耐冲击性减弱,轮齿根部弯曲疲劳性能下降,齿尖角变脆,易于崩裂,淬火后渗碳齿轮在磨削加工时易于开裂。
11111 齿轮过度渗碳的原因(1)齿轮在固体介质中渗碳时渗碳箱内碳势过高,又不能任意调整碳势,因此渗碳温度越高,时间越长,表层过共析程度就越大。
特别对含有强碳化合物形成元素Cr、M o的渗碳钢,碳的扩散较慢,齿轮渗碳层表面碳浓度更高,达到过共析成份的渗碳层,在冷却时,从奥氏体晶界析出渗碳体形成网状分布。
(2)在气体介质中渗碳时,若渗碳炉内碳势过高,强渗时间过长,也会出现齿轮表层渗碳过度。
11112 预防措施(1)固体渗碳时,为了防止碳势过高造成过度渗碳,可以采用较低的渗碳温度或使用较弱的渗碳剂(新渗碳剂和旧渗碳剂混合使用)。
(2)气体渗碳时,为了防止表层过度渗碳,在渗碳后期安排扩散阶段。
气体渗碳的常见缺陷和预防措施
櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡～现场经验櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡～收稿日期：２０２０ ０１ １４作者简介：赵步青（１９４３—），男，江苏阜宁人，高级工程师，研究方向为工模具热处理工艺，已发表论文和实用性文章共２７０余篇，出版热处理专著５部，协编图书两部。
联系电话：１５０６７５９６３３９；Ｅ ｍａｉｌ：ｚｓｇ４２７２＠１６３．ｃｏｍ气体渗碳的常见缺陷和预防措施赵步青，朱 敏，高旭华，徐利建（浙江省金华市华南汽配有限公司，浙江金华３２１０００）中图分类号：ＴＧ１５７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８ １６９０（２０２０）０２ ００４８ ０３ＣｏｍｍｏｎＤｅｆｅｃｔｓｆｏｒＧａｓＣａｒｂｕｒｉｚｉｎｇａｎｄＰｒｅｖｅｎｔｉｖｅＭｅａｓｕｒｅｓＺＨＡＯＢｕｑｉｎｇ，ＺＨＵＭｉｎ，ＧＡＯＸｕｈｕａ，ＸＵＬｉｊｉａｎ（ＺｈｅｊｉａｎｇＪｉｎｈｕａＨｕａｎａｎＡｕｔｏｍｏｂｉｖｅＦｉｔｔｉｎｇｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｈｕａ３２１０００，ＺｈｅｊｉａｎｇＣｈｉｎａ）０ 引言气体渗碳是制造业应用最广泛的化学热处理工艺。
渗碳并淬火和低温回火的低碳钢工件表面硬度和疲劳强度高、耐磨性好，且心部具有足够的强度和韧性。
华南汽配公司是生产汽车防滑链的民营企业，大部分产品都要进行气体渗碳。
渗碳炉有网带炉、井式炉和滚筒炉，产品质量稳定。
本文为生产实践经验的总结，介绍３０多年来遇到的以及同行提供的常见的１２种气体渗碳缺陷，供参考。
１ 粗大针状马氏体通常，设计人员对渗碳件淬火后渗层的马氏体都会提出级别要求。
对于汽车防滑链，要求其渗碳层马氏体针≤４级。
图１为由于渗碳温度过高和炉气氛碳势较高造成的渗层粗大马氏体组织。
为了防止产生这种缺陷，必须调整渗碳气氛的碳势，降低渗碳温度，加强炉前的抽样检查。
２ 网状碳化物根据经验，碳化物的形态、数量、大小及分布对渗碳件的性能有很大影响。
图２为渗碳层中严重的网状碳化物。
其产生的原因有３点：①滴注式渗碳时，煤油或其他渗剂滴量太大；②控制气氛渗碳的富化气用量太大；③渗碳后直接淬火的温度过高且冷却较慢。
渗碳件常见的缺陷及防止和补救措施
渗碳件常见的缺陷及防止和补救措施
1、深层过浅：产生的原因主要是加热温度低，时间短，炉内的碳势低等原因造成的。
应针对具体原因采取防止措施。
深层过浅可采取补渗予以补救。
2、渗层过深：产生的原因主要是加热温度高，时间长，炉内的碳势高等原因造成的。
应针对具体原因采取防止措施。
但对已超过标准要求的是无法补救的。
3、渗层深度不均匀：产生这种缺陷的主要原因是炉温不均匀，炉内碳势不均匀，或工件表面不净。
防止方法主要是改善炉内温度和碳势的均匀性，清洁工件表面。
这类缺陷可在
比较缓和的渗碳气氛炉内重新渗碳，使其扩散均匀。
4、渗碳层脱碳：产生这种缺陷的主要原因是渗碳后期碳势降低太大，或是出炉冷速慢，零件在高温下与空气接触时间太长，或在重新加热时炉气保护不良等，防止办法采取相应措施，可以用补渗的办法补救。
5、网状碳化物：产生网状碳化物的主要原因是炉内碳势太高，或是渗碳后的冷却速度太慢。
可通过控制合适的碳势，或加大冷却速度来防止。
已有的网状碳化物可以通过正火处理来消除。
6、残余奥氏体量过多：钢中的合金元素较多碳浓度过高，淬火温度高时易产生多量残余奥氏体。
适当降低碳势和淬火温度可防止产生多量残余奥氏体。
采用长时间的较高温度回火可使残余奥氏体分解，也可以采用重新加热淬火及深冷处理等方法进行补救。
7、黑色组织：渗层中的黑色组织通常因升温期排气不足，晶界发生氧化而使合金元素贫化造成在淬火后出现驱氏体和贝氏体。
这种组织对零件性能有很坏的影响，而且是不可挽救的，应按上述因素采取预防措施。
渗碳件的常见缺陷及预防措施
一
测 试与 分析 一
渗 碳 件 的 常 见 缺 陷 及 预 防 措 施
于娜红 ， 余 成 龙
（ 中国第一汽车股份有 限公 司无锡 油泵油嘴研 究所， 江 苏 无锡 ２ １ ４ ０ ６ ３ ）
摘
要 ：渗碳 零件 的 常见缺 陷有 黑 色组 织、 渗层 大块 状或 网状碳 化 合物 、 渗层 不 均 匀和 畸 变过 大 等 。这 些缺 陷 的产生 与渗碳 气氛 的成分 和均 匀性 、 渗碳 操 作 、 工件 的装 炉 方式 、 渗碳 后 的淬 火工 艺和操 作 等 多 种 因素 中的一种 或 几种 有关 。采取 某 些相应 的措 施 可 以预 防这 些缺 陷的产 生。
ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｅ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｌ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈｅ ｒ ｅ， ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｂｕ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ， ｃ ｈａ ｒ ｇ ｉ冷时 ， 表层为过共析
层， 是细 密珠 光体加 颗 粒状 均匀 分布碳 化 物 ； 次 表层 为共 析层 ， 属 细密珠光体组织 ； 内层 为 亚 共 析 过 渡
气 中的氧发 生 内氧化 。炉 气 中氧原 子吸 入钢 中 向内 扩散 ， 在 晶界形 成 Ｃ ｒ 、 Ｍｎ 、 Ｔ ｉ 、 Ｓ ｉ 等 的氧 化物 ， 造 成 晶 界处 合金元 素 贫乏 ， 此处 淬透 性低 ， 渗碳 时表层 形成
ＹＵ Ｎａ ｈ ｏ ｎ ｇ ．ＹＵ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｌ ｏ ｎ ｇ
渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施
渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施汇报人：日期:•渗碳齿轮热处理简介•渗碳齿轮热处理常见缺陷•缺陷产生原因分析目•预防措施与建议•结论与展望录渗碳齿轮热处理简介01CATALOGUE渗碳齿轮热处理定义•渗碳齿轮热处理是一种通过向齿轮表面渗入碳元素，然后进行淬火和回火的热处理工艺。
目的是提高齿轮表面的硬度和耐磨性，以满足齿轮传动系统的高强度和高耐久度要求。
5. 后处理清洗、检查、包装等。
4. 回火处理将淬火后的齿轮加热至一定温度，然后缓慢冷却，消除内部应力，提高韧性。
3. 淬火处理将渗碳后的齿轮迅速冷却，提高硬度。
1. 预处理齿轮清洗、除油，确保表面干净。
2. 渗碳处理在一定温度下，将齿轮置于含碳气氛中，使碳元素渗入齿轮表面。
提高齿轮表面硬度：通过渗碳热处理，齿轮表面硬度可大幅提高，从而提高其耐磨性和抗疲劳性能。
延长使用寿命：经过渗碳热处理的齿轮，在承受高负荷和冲击时，不易磨损和断裂，从而延长了齿轮的使用寿命。
请注意，这里只提供了关于渗碳齿轮热处理的简介部分。
如果需要关于其常见缺陷及预防措施的内容，请进一步指明，我会继续为您扩展相应部分。
优化组织结构：通过淬火和回火处理，可以改善齿轮钢的组织结构，使其更加致密，进一步提高其力学性能。
渗碳齿轮热处理常见缺陷02CATALOGUE渗碳过程中温度、时间控制不当，碳浓度不足，导致硬度不达标。
原因影响预防措施硬度不足将降低齿轮的耐磨性和抗疲劳性能，缩短使用寿命。
严格控制渗碳温度、时间和碳浓度，确保渗碳层深度和硬度符合要求。
030201硬度不足淬火过程中温度变化过快，导致内应力过大，产生裂纹。
原因淬火裂纹严重影响齿轮的强度和韧性，增加齿轮断裂风险。
影响优化淬火工艺，控制淬火温度和冷却速度，降低内应力；采用适当的淬火介质，保证齿轮均匀冷却。
预防措施淬火裂纹影响热处理变形会影响齿轮的传动精度和啮合性能，降低齿轮传动效率。
原因热处理过程中温度分布不均，导致齿轮各部分热胀冷缩程度不同，产生变形。
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应采用正火或淬火等方法来消除。
(2)表面氧化和脱碳
由于扩散期炉内碳势过低或者高温出炉后在空气 中冷却，使工件表面产生氧化脱碳(一般约为几丝 左右) 。 改善氧化脱碳的办法是控制扩散期的碳势，出炉 后在保温坑内滴入甲醇或煤油进行保护。
（3）心部出现过多的铁素体
过多的铁素体会破坏心部组织的均匀性，
压痕直 径b， 毫米
含碳量，％
（5）冲击韧性和断裂韧性
钢经渗碳后冲击韧性和断裂韧性都会降低， 而且表面碳含量越高、渗层越深，这两种性 能降低得也越多。
（6）疲劳强度
同高频感应加热淬火一样，渗碳也可显著提高钢的疲劳强度，
这是因为在淬火时，高碳的渗层发生马氏体转变比心部晚， 而且其马氏体的比容比心部大得多，使表层存在较大的残余 压应力。这种残余压应力可以抵消相当一部分由于外加负载 在表层引起的拉应力，从而提高疲劳强度。自然，渗层的高 强度也有助于疲劳强度的提高。而工件表面压应力的大小则 受渗碳层的深度及碳浓度高低的影响。当渗碳层浓度以及组 织完全相同的条件下，增加渗碳层深度会提高疲劳强度。但
是，在通常的情况下，增加渗层厚度将会增加表面碳浓度并
使组织恶化。所以，增加渗层深度并不一定使疲劳强度增加。
总之，渗碳可以大大改善钢的力学性能，特别是使疲劳强度 和耐磨性有明显提高，因此渗碳是化学热处理中最重要最常 用的一种有效强化方法。随着科学技术的发展，渗碳工艺也 在不断发展。例如，为了缩短渗碳时间，提高渗碳温度的办
（5）反常组织
反常组织的特征是在表面渗碳层的过共析区中， 沿二次渗碳体周围出现块状铁素体层。这种反常 组织多半在固体渗碳的沸腾钢中出现。产生的原
因目前尚未搞清，一般认为氧的存在是产生反常
组织的重要原因，即内氧化是造成反常组织的原 因。
5.渗碳后的力学性能
（1）硬度
获得高硬度是渗碳的重要目的之一。渗碳并淬火 后零件的表面层硬度可达58～62HRC。而硬度沿渗 碳层的变化规律，大体上和碳浓度梯度的变化相 一致，这是因为马氏体的硬度主要取决于马氏体
4.渗碳件的组织缺陷
(1)渗碳层出现粗大的网状碳化物
这是由于渗碳不当造成的，在齿轮的齿顶处特别容易产生 这种粗大网状碳化物组织。这种组织的出现，不仅严重影
响工件的使用寿命，而且容易在淬火或者磨削加工时产生
开裂。为消除网状碳化物应严格控制渗碳时炉气的碳势和 工艺参数，使渗层浓度不致于过高，一旦出现网状碳化物，
一般应用较广而且比较容易测量的是以组织中有50％珠光体处
为标准分界，即渗碳层深度等于过共析层十共析层+1/2亚共析
层的总和。有时对于某些合金钢的渗碳层是测量到出现原始组 织为止。
2. 渗碳层金相组织检验
金相组织检验主要是指检验渗碳层碳化物
级别、马氏体级别、残留奥氏体的数量和 组织缺陷。
3. 渗碳层浓度梯度的检验
1.05%为宜。
（3）强度
ⅰ 渗碳层强度 图1为渗碳层强度与合碳量的关系。
从图可以看出，表层含碳且不应超过1.1%C，而在0.8－1.05%C最 为合适。渗碳层组织对强度有着决定性的影响，当出现网状碳化 物或粗大马氏体针和残余奥氏体过多时，均会显著降低渗碳层的 强度。 ⅱ 心部强度 随着心部强度的增加，渗碳后整个工件强度亦增加。
渗碳件的质量检验和组织缺陷
一、渗碳工件的检验项目
渗碳层深度的检验，一般在渗碳后进行。
渗碳层和心部硬度的检验，一般在热处理后进行。 渗碳层含碳量及浓度梯度的检验，要定期做剥离检验。 渗碳层和心部组织的检验。 渗碳件力学性能的检验。此种检验的目的是为了寻求合 理的渗碳工艺参数，主要是测量渗碳试样的硬度、耐磨 性、抗拉强度、接触疲劳强度、冲击韧性等。
虽然金相分析可以大致的了解渗碳层的浓度分布
情况，但并不精确。为此，常用剥层分析方法进 行浓度梯度的检验。
该 方 法 是 将 Ф20 ～ 40×80mm 的 随 渗 试 样 ， 进 行
0.05－0.1毫米的分层别离，然后进行定碳分析。
根据分析的数据作出含碳最与离表面距离的分布
曲线，该曲线反映出渗层浓度分布情况。
1. 渗碳层深度的检验
宏观断口分析
此法是将随炉渗碳的试样直接淬火，然后打断，
观察其断口。在断口上渗碳层呈白色瓷状断口，未渗碳部分为 灰色纤维状断口，根据两种断口交界至表面的距离就可以量出 渗碳层深度，从而可以确定出炉时间。
显微分析
此法是用金相显微镜对渗碳试样横截面进行显微测
量。试样须先退火，经渗碳后表层为高碳钢，心部为低碳钢， 因此，从表至里组织也是从过共析到亚共析逐惭变化。
影响心部强度的主要因素是钢的淬透性。淬透性愈好，愈易在心 部得到低碳马氏体。其次，心部含碳量愈高，强度也愈高。
（4）塑性
图2为渗碳层的塑性（用压痕直径表示）与含碳量 的关系。常用厚度为3毫米的薄片样品作渗碳试验，
用它来了解渗碳层的塑性与表面层含碳量的关系。
这是因为压痕增大，表示渗碳层的塑性亦增加。实 验发现，含碳量增加会使渗碳层的塑性下降，当含 碳量超过1.1%时，塑性将显著下降。
法已得到应用，其温度可达980～1080℃。由于真空炉的推广，
也大大促进了真空渗碳工艺的发展。离子氮化成功地用于生 产也带动了离子渗碳的研究。为了节约能源和石油消耗，直
接在工作炉内滴注有机液体以获得渗碳气氛，或以氮基气为
载体气的气体渗碳法目前也有了长足的进展。采用微机对渗 碳过程进行全自动控制是一个重要的发展方向。
使心部强度降低，加速疲劳裂纹的扩展，
为减少铁素体，可以适当提高渗碳温度。
（4）黑色组织
所谓黑色组织是指在渗层内的组织中沿晶界出现断续网状
渗碳体及铁素体和黑色的非马氏体组织，其特征颇似过烧 组织。深度约为0.03－0.05毫米左右。
黑色组织的出现严重影响了工件性能。出现黑色组织的原
因，目前还没有取得一致的看法。一般认为，可能是由氧 化和深层淬透性不足引起的。为避免黑色组织的出现，应 严格控制渗碳气氛的碳势和尽量减少炉气中的O2、CO2、 H2O等氧化性气体，同时应加快冷却速度以减少非马氏体 体组织的出现。
的含碳量。
（2）耐磨性
渗碳是提高耐磨性的重要手段之一，渗碳后钢的耐
磨性比普通淬火、回火的中碳钢耐磨性高得多。
一般硬度升高，耐磨性亦随之增加，但硬度并非是
影响耐磨性的唯一因素。理论与实践证明，细小或
隐晶马氏体和均匀分布的粒状碳化物组织的表面层 具有高的切断抗力，也具有高的耐磨性。从提高耐 磨性角度来看，碳量高一些好，但过高会引起起强 度、塑性下降。通常渗碳件表面碳浓度以不超过