氮-甲醇气氛渗碳中非马氏体组织的形成和预防

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氮-甲醇气氛渗碳中非马氏体组织的形成和预防

化物所造成的。一般把晶内氧化和晶பைடு நூலகம்氧化统称为内氧
中标出的４点进行能谱分析，分析结果见图２，表明黑
色组织为ｃ、Ｓ、Ｍｎ的氧化物。ｒｉ
化。内氧化的程度一方面取决于渗碳材料中的合金元素；另一方面取决于渗碳气氛及渗碳条件。许多文献研究表明，使用含Ｎ、Ｍｏ素的渗碳钢可大大减轻内氧化程ｉ元度，原因是Ｎ、Ｍｏ的氧化倾向较小且能强烈增加钢的ｉ淬透性。现已知道，提高渗碳剂、载气等原料的纯度，
试验前对设备密封性、淬火油冷却性能、渗碳辅料
（氮气、氨气、甲醇和丙酮）进行检验均合格。样件渗
碳出炉后先切样抛光，采用浅腐蚀方法通过奥林巴斯
分析减轻非马氏体组织危害的可行方法。
●
１．试验条件及方法
Ｇ７型金相显微镜在４０倍下观测非马氏体组织厚度，Ｘ１０
件取材自同一批材质坯料。
表１选用样件化学成分（量分数）（）质％
ＣＯ２．１Ｏ２．５Ｍｎ０７．７Ｃｒ０４．７ＮｉＯ６．０Ｍ０ＳＰ
合金元素在晶界附近偏聚析出，合金元素贫化致使局部淬透性下降，从而形成的托氏体类组织。这种组织的产生引起的后果是降低了表面硬度、耐磨性及抗疲劳性能，特别是弯曲疲劳强度。资料表明，当表面非马氏体组织的厚度在４［０ｍ以上时，弯曲疲劳强度可降低５％，因￣０
对比分析讨论了非马氏体的主要影响因素及预防措施。
长期以来，渗碳淬火件表层的非马氏体组织一直是

齿轮表面非马分析

表面层非马氏体组织形成的原因和防止措施0引言文献[1]对渗碳淬火件表面层非马氏体组织形成的原因和防止措施作了阐述。

文献[2]对非马氏体组织的组成顺序作了补充，并再次强调必需浅腐蚀，其腐蚀时间为金相标准GB /T9450-2005《钢铁渗碳淬火硬化层深度的测定和校核》中的1/2~1/3为准。

同时，对各种措施下所形成非马氏体组织的厚薄进行了评述。

经过近年来的探索和研究，有必要再次叙述。

并对采用喷丸和磨齿等被动措施后的加工工序来减少非马氏体组织层深提出了值得制造厂家考虑的问题。

1关于渗碳淬火件表面层非马氏体组织己被公认的非马体组织是由内氧化的贫合金化元素导致而形成。

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，并由晶粒边界或氧化物的应力集中区域，萌生细微裂纹，并向更深的地方延伸……。

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，有些钢种还有贝氏体。

以及在不腐蚀条件所见到晶界氧化.对非马氏体组织的组成顺序最严重态排序[2]为：铁素体、铁素体+屈氏体（第一条黑网）、屈氏体（黑带）、屈氏体+马氏体（第二条黑网）、贝氏体+马氏体、马氏体。

一般讲不腐蚀条件下所见到的晶界氧化深度小于浅腐蚀状态下的非马氏体组织的深度。

2影响形成非马氏体组织的因素2.1渗碳气氛中气源的选择[4、5]由于内氧化是氧的参与：古老的渗碳机理CO→Cad+CO2，这种渗碳机理必然是在一边渗碳的同时，一边内氧化，并且使渗碳速度减缓。

而无氧参与下的渗碳气源，其渗碳机理如下：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苏联学者于1966年最早发现，70年代德国、美国学者持同样观点丙烷C3H 8C+2CH4 *3Cad+H2C3H8C2H4+ H4Cad+CH4* 3Cad+H2C3H8C2H2+ H2+ CH42Cad+CH4+2H2 3Cad+H2乙烯C2H4 Cad+CH4* 2Cad+H2乙炔C2H2 2Cad+H2 德国易普森和法国汤姆森在低压真空炉内使用。

【精品】灰铸铁球墨铸铁渗碳体的成因与防止

【关键字】精品灰铸铁、球墨铸铁渗碳体的成因与防止化学元素Ti 球墨铸铁张文和，丁俊，聂富荣(铸峰特殊合金有限公司销售公司，南京210002)摘要：灰铸铁、球墨铸铁铸件生产过程中，往往出现游离渗碳体。

本文从铸铁的常规化学成分；反石墨化元素；O、N、H气体元素；共晶团数；冷却速度；铸铁的熔炼；炉料遗传性；共晶最后阶段凝固特点等方面，阐述铸铁渗碳体出现的原因，并提出相应的防止措施。

关键词：渗碳体；石墨化；白口倾向；共晶团；孕育铸铁凝固时，铁液按稳定系结晶，碳原子以石墨状态析出，铸铁断口呈灰色，得到灰铸铁；铁液按介稳定系结晶，碳原子与铁原子结合成碳化铁，断口呈白色，得到白口铸铁；介于两者之间，得到麻口铸铁。

铸铁中碳原子聚合成石墨的过程，称石墨化。

灰铸铁共晶阶段冷却曲线如图1，TE1——稳定系共晶转变开始温度TE——介稳定系共晶转变开始温度TETEN——共晶生核开始温度TEU——大量形核温度TER——共晶回升温度最高值TS——共晶转变终了温度如果TEU>TE、TS>TE则得到全部灰口组织；如果TEN<TE、TER<TE则得到全部白口组织。

若TEU>TE，Ts<TE，则凝固后出现游离渗碳体；TS略低于TE时，会在最后凝固区域或共晶团间出现少量游离渗碳体。

TER<TE，TEU<TE则出现莱氏体。

铁液中生核能力强，则生核开始温度TEN高，基晶团数量增加，共晶阶段冷却曲线上移减少共晶转变过冷度，使TS>TE促进形成灰口组织。

因此强化孕育增加生核能力，提高共晶团数量，必然减少白口倾向。

影响铸铁共晶阶段冷却曲线的因素有：①是化学元素(合金元素)；②冷却速度；③结晶核心；④生铁的遗传性。

例如：石墨化过程在TE一TE共晶区间进行，Cr、V、Ti缩小TE1一TE共晶区间，石墨尚未析出就下降到介稳定共晶转变温度TE以下，碳原子来不及扩散与聚合成石墨，铸铁凝固成白口或麻口。

可控气氛渗碳工艺浅述

可控气氛渗碳工艺浅述一、可控气氛渗碳工艺可控气氛渗碳工艺主要包括滴注式气体渗碳工艺、吸热式气体渗碳工艺、氮基气体渗碳工艺、直生式气体渗碳工艺。

滴注式气体渗碳工艺是在密封室内通入有机液体甲醇和丙酮（或乙酸乙酯等），以适当的数量直接滴人炉内而制得所需气氛的。

甲醇热裂分解产物的渗碳能力很低，它主要是起携带气的作用，使炉内有一定的正压；起渗碳作用的气体主要是由丙酮或乙酸乙酯热裂分解形成的。

滴注式气体渗碳工艺对设备要求较低，碳势控制精度较差，只适用于一般零件的处理。

吸热式气体渗碳工艺的渗碳气氛由吸热式气体加富化气组成，吸热式气体主要包括天然气、煤气、丙烷、丁烷等，一般采用甲烷或丙烷作富化气。

需要有吸热式气氛发生装置。

氮基气氛渗碳工艺是指以氮气作为载体添加富化气进行渗碳的工艺，富化气主要有丙烷、丙酮等，同时通入甲醇作为基础气氛。

直生式气氛渗碳工艺是将燃料与氧化剂直接通入炉内形成渗碳气氛的工艺。

采用上述各渗碳工艺时，各种有机液体热裂分解时产生的主要是CO和H。

同时还存在少量的其它产物。

在一定条件下，达到平衡时，炉气的各成分之间具有一定的比例平衡關系。

可控气氛渗碳工艺已应用多年，积累了丰富的经验，可以满足一般零件的性能要求，但也有自身的缺点，例如：无法解决表面内氧化问题，即在渗层表面出现一层很薄的非马氏体组织，影响零件的疲劳性能；无法解决高温渗碳及深层渗碳问题；生产能耗高；生产区域环境较差。

这些设备一般都布置在独立的热处理车间，或者与机加工车间组建联合厂房，但与机加工车间之间需要有隔墙，以减少对加工设备的影响，并要求加强热处理车间的排烟措施，改善生产环境。

二、低压真空渗碳工艺低压真空渗碳工艺的真空压力一般为10—100Pa。

其工艺过程是：加热室装料—抽真空—通保护气—加热—工件在高温下脉冲式通入渗碳气氛（纯的乙炔等）和保护气氛（纯的氮气等）进行高速渗碳过程，是一个强渗—扩散—强渗—扩散……的过程，经过几个循环达到工艺渗碳层的要求（故此工艺又被称为脉冲渗碳工艺），然后进行高压气淬或真空油淬。

非马氏体组织解说1(节选)

四、结语
物,以倮证齿工作面有足够的碳氨浓度和强度,另外在铜定图片过翟中注惫到从碳氮化合物的颗粒大小,数量多少,分布的密黛程度、条块状形态以及是否连续等方面 ,按不同程度分级 ,以利于评级,并以此作为评级依据,对于时有出现的碳氨化合物较少,但有较粗大的条块状碳氨化合物的情况,鉴于其对齿轮性能的不利肜响,我们认为应从严评定. 碳氮化合物评级图共七级。换档齿轮 I-4级合格 ,常啮合齿轮 1-5级合格.检验在 0【下进行 ,以齿顶角和工作面为准。 ,ll倍 6、面层碳虫含且问屈上限无明确规定 ,而实际上表层中的残余奥氏体含且及碳化物的多少和形态,在很大裎度上决定于碳的含且。因此有必要对其加以限饲。在协调会上,代表们也认为随菪我国目前热处理设备及工艺水平的改进提高,应从严拄例表面含碳且。同时有代表提出,由于氨的渗人使共析点左移,可以考忠将秽分控制向下髦挈笛量訾簧董焉属鑫罗罢缶镐菩苌壬罕筑沐主要采用共沙工艺的厂家谈到目奏~般均控制在 0.2%左右 ,同时指出含氨且过 ,不利于拄铜表面的非马纽织 ,因此建议在审 o15-门 30%之间。 7、洛层表面的非马氏体纽奴
淬层内黑色组织二通常包括表面黑唧相,黑网及过渡区黑带等缺陷组织。 ˉˉ 刁刃阍鬲面喜百石莎百爰面Γ禾经腐蚀即可观测到的呈扯立块状或沿晶界分布的黑点 , 就其性质讲,说法不-,但有关资料原引的采用电子探针进行馓区成分分析的结果 ,认为是黑洞。关于黑网及过渡区黑带二般被认为足因合金元素的贫化,导致局部淬透性不足而形成的贝氏体或细珠光体等类型的纽织。

原标准中规定了面层含碳且应大于 08%。
关于过渡区黑带纽织,资料介绍对 ⒛Mn2TiB钢经碳氮共渗处理齿轮进行弯曲疲劳试验结果表明,由于这种缺陷组织的存在,会使弯曲痰劳寿命降低 1-2倍 ,因此我们认为过渡区黑带组织对齿轮弯曲疲劳强度彤响较大,不允许存在。表层非马氏体的存在,引起表层硬度下降和残余应力的改变。非马氏体层越深 ,表面张应力越大,次表层最大压应力越小,且分布位王由次表层向心部移动,l司时就各种试验数据考察来看,非马组织的出现将使弯曲和扭转疲劳性能下降的结论是较一致的。近年来妖 F翁嵌璧篝罕粪胥滠蝥髦罨鳎汽车厂的试验表明,非马氏体层深度大于 0013时 ,齿轮的疲劳寿命下降 ⒛-25%,层深达 003mm时 ,疲劳寿命则降低 45%.GB8539-87中对 MQ级别齿轮表面非马氏体组织规定最大不得超过 0∞ mm。根据上述非马氏体对于疲劳性能的影响结果 ,本标准决等同采用 GB85望 =g9标准的有关规定。晏惫趸毒「黏靠骂畏

氮甲醇气氛

氮－甲醇气氛在AICHELIN 箱式多用炉上的应用摘要本文主要介绍氮－甲醇气氛的产气原理、特点及应用范围，并结合AICHELIN箱式多用炉的特点，对氮－甲醇气氛的实际应用进行了分析。

关键词氮－甲醇气氛；箱式多用炉；实际应用。

1. 前言随着科学技术特别是计算机和碳势测量技术的发展，可控气氛渗碳热处理技术日趋成熟和完善。

在我国现阶段，常用的渗碳可控气氛种类主要有：吸热式气氛、氮－甲醇气氛、直升式气氛等。

AICHELIN 箱式多用炉具有结构合理、密封可靠、控制准确、安全可靠、工艺完备、产品质量稳定的特点。

实践证明，氮－甲醇气氛在AICHELIN 箱式多用炉上的应用是稳定的、可靠的，经济的，得到了大量用户的肯定和好评。

2. 氮－甲醇气氛氮－甲醇气氛就是将特定比例的氮气和甲醇，直接滴入高温炉内，甲醇在炉内充分裂解并与氮气混合，形成类似于吸热式气氛的稀释保护气氛，同时通入富化气和空气，通过控制富化气和空气的通断调节碳势。

纯氮－甲醇气氛能维持0.4-0.6％的碳势，一般用作中碳钢光亮淬火时的保护气氛或做可控气氛渗碳时的载体气。

2.1产气原理将甲醇、氮气以1升比1.1m 3的比例通入高温炉内，可产生类似于吸热气氛的可控气氛。

反应原理如下：假设滴入炉内1升甲醇，按1-1反应，经计算需要氮气m ＝1382.5克。

已知氮气密度1250克/ m 3，则1382.5克氮气换算成体积正好是1.1 m 3。

CH 3OH ＋2N 2 CO + 2H 2 ＋ 2N 2 (1-1)32 ： 56 20 ：40 : 40 790克：m 克炉气中的CO 2、H 2O 、CO 和H 2发生水煤气反应，反应按下式进行：CO + H 2O CO 2 +H 2 (1-2)渗碳时，消耗CO 和H 2，生成CO 2和H 2O ，反应按下式进行：CO + H 2 【C 】+ H 2O (1-3) CO 【C 】+1/2O 2， (1-4)加入富化气丙酮或丙烷时会消耗CO 2和H 2O ，补充CO 和H 2（富化气为丙烷时，丙烷在高温下裂解成甲烷，甲烷再参加渗碳反应）, 反应按下式进行：CH 3COCH 3 2【C 】+ CO+3H 2 (1-5) C 3H 8 2【C 】+2 H 2＋CH 4 (1-6)CH 4 【C 】＋ H 2 (1-7)CH 4＋CO 2 2CO ＋2H 2 (1-8) CH 4＋H 2O CO ＋3H 2 (1-9)2.2介质来源甲醇可从市场上直接采购，要求工业一级；氮气可用制氮机或液氮汽化获得，要求纯度99.95％以上即可。

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。

车床尾座顶尖轴心线偏差的调整

制造成困难。如果长短工件装夹变换移动了尾座，重新固定其位置，工件又出现了新的锥度偏差，使操作者不断地调整尾座来固定，这样做费时费工。通过革新操作，改变调整方法给轴类工件加工带来了极大的方便。
“ 紧钉顶 ”调整尾座偏移法：工件的两端直径在中滑板进给量一致的情况下，如发生＋方向的直径大于ｚ
圜
车床尾座顶尖轴心线偏差的调整
临泉县大转盘常青技校（安徽２６０）李仰庆３４０
卧式车床的尾座发生偏移，造成轴类工件加工时，两端圆柱面直径超差。给零件的直线度和圆柱度公差控
Ｉ，ｚｍ，３ｒ０ｍ×１０ｍ的纸条贴在顶尖锥柄侧母线轴向位ａ２ｒａ置上，与尾座套简重新装配。根据锥差表现量，＋＝方
紧顶丝，旋压右手方位的紧顶丝，使顶尖向车刀方向调
移。可用磁力表座吸附在道轨面上或中滑板上，百分表触头指向尾座套筒的侧母线上，调移量是直径差的１２／
即可。如发生＋方向的直径量小于一ｚ方向的直径量，
其调整方法相反。 “ 垫纸法 ”调整尾座偏移：如生发生＋方向和一方向直径差在０００１ｍｍ，可选用顶尖锥柄与尾座．８— ．Ｏ
大直径重载齿轮渗碳淬火变形的有效控制铸造新技术在高速重载铁路货车上的应用
铁路客车弹簧托梁裂纹缺陷分析及对策
铰轴淬火工艺方法改进３ｒ３的离子软氮化试验Ｃ１弹簧夹六工位连续式复合模结构设计
关于锻造展宽的计算高速钢ｗ６ｏＣＶＭ５Ｉ２的锻造４

渗碳层非马氏体组织的控制方法

渗碳层非马氏体组织的控制方法展开全文普通气体渗碳过程中，非马氏体组织的产生是不可避免的，但是非马氏体组织的控制可以从渗碳（碳氮共渗）零件原材料、热处理工艺、渗碳介质及设备等方面进行综合考虑，从而最大限度减少非马氏体组织。

1. 渗碳零件原材料方面从钢材合金元素方面考虑，由于钢中的Si有大的氧化势系数，是决定钢内氧化深度的重要因素之一，因此应尽可能采用低的Si含量钢材，如采用优质渗碳钢（如DSG1钢，Si含量降至0.15%以下，而使内氧化现象及非马氏体大为减少）；钢中的Mn是影响内氧化强度的重要因素，应适当控制Mn含量。

内氧化的程度一方面取决于渗碳气氛及渗碳条件；另一方面取决于渗碳材料中的合金元素。

许多资料研究表明，使用含Ni、Mo元素的渗碳钢可以大大减轻内氧化程度，原因是Ni、Mo的氧化倾向较小且能强烈增加钢的淬透性能。

因此，国外发达国家大多采用含Ni、Mo钢材制造渗碳零件（如齿轮）。

同20CrMnTi钢相比，采用美国8620H（相当于国内20CrNiMoH）、日本SCM822H（相当于国内22CrMoH）、德国17CrNiMo6（相当于国内17CrNiMo6H）等渗碳钢淬火，可减轻非马氏体组织的产生。

2. 热处理工艺方面非马氏体组织的产生在很大程度上又取决于气氛的氧势或碳势、渗碳介质中含水量、渗碳温度、加热和排气过程和渗碳时间等。

（1）采用氮—甲醇工艺减少非马氏体组织在可控气氛中，氮气是作为稀释气使用的，当气氛中加入一定量的氮气时，可以减少原料气的消耗，减少炭黑的形成。

试验表明，在渗碳气氛中通入氮气后，建立碳势的速度加快，碳势增高。

这是由于经氮气稀释后，炉气的分解率提高，CO和H2O含量降低，碳的活度增大，使反应加快，渗碳速度加快。

在氮基渗碳气氛中，不仅CO2和H2O可以减少，而且CO也可以适当降低。

由于CO2和H2O可同钢中的Cr、Mn、Si等元素发生氧化作用。

因此，氮基气氛渗碳可以降低钢件的内氧化程度。

碳氮共渗常见缺陷分析与对策

碳氮共渗常见缺陷分析与对策内氧化：因氧原子渗入金属内层与合金元素发生内氧化和沿晶界形成氧化物。

在显微镜下观察到黑网为氧化物网，经硝酸酒精溶液浸蚀后扩大部分为极细珠光体与贝氏体组织，有细小粒状C·N化合物，属非马氏体组织。

共渗过程中，氧原子在钢件表面聚集并沿奥氏体晶界向内层扩散，而合金元素则由晶粒内向晶界及内层沿表层扩散，在表层与奥氏体晶界结合，形成合金元素氧化物。

一般含Cr、Mn、元素合金钢较易出现内氧化，贫化了周围奥氏体中合金元素含量，降低奥氏体稳定性，淬火时转变为极细珠光体与贝氏体，为非马氏体组织，降低硬度、耐磨性及综合力学性能。

对策→碳氮共渗不宜用传统产气量小的煤油排气，应选用产气量大的甲醇排气；充分干燥NH3气，排除H2O和适当提高共渗温度；若有足够磨量，可进行表面喷丸处理去除表面内氧化层和选用二次精炼含W、M0、V、Co合金钢等措施，能有效防止和避免内氧化。

残余奥氏体量过多：钢淬火冷却时过冷奥氏体转变成淬火马氏体，有小部分过冷奥氏体(残余奥氏体)不能转变为马氏体，与常温下与马氏体共存；淬火马氏体经不同温度回火后转变为不同回火组织，达到所需组织性能。

残余奥氏体在回火过程中可部分转变为马氏体，但材料和工艺不同或共渗时C·N含量过高和淬火加热温度偏高，渗后冷速过快，致使碳氮化合物析出量不够，均会导致残余奥氏体过量保留在使用状态中，降低硬度、耐磨性、疲劳强度、屈服强度、弹性极限和引起组织性能不够稳定。

因此，易导致在使用状态下发生组织转变与体积膨胀，发生参数变化，引起畸变。

为此，必须严格控制淬火残余奥氏体含量，过量残余奥氏体应采取相应措施消除。

对策→控制碳氮含量，一般含质量分数为0.75％-0.95％，含氮的质量分数为0.15％-0.35％为宜。

碳氮共渗保温后出炉温度不宜过高，适当降低淬火温度。

因合金钢含有大量降低马氏体点的合金元素，过高淬火加热温度会使钢中碳和合金元素大量潜入高温奥氏体中,奥氏体合金化程度高，增加奥氏体稳定性，使过冷奥氏体不易发生马氏体相变。

层非马氏体组织形成原因和防止措施

渗碳淬火件表层非马氏体组织形成原因和防止措施李志义1，李晓澎2(1.重庆海森机电设备开发公司，重庆400039；2.重庆建设2雅马哈有限公司焊接科)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，此处恰好是表层压应力最大区域，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。

一汽集团公司原先规定把此层控制在0.02mm内，现在准备将其减少到3μm以下。

但是国内尚有不少工厂未把非马组织作为渗碳淬火件的质量指标。

本文的目的是重申此问题的重要性，以引起重视。

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，有些钢种是贝氏体。

非马氏体组织层和钢表面含碳量关系的示意图见图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，到最高值后再逐步降至心部含碳量。

与最大含碳量位置相对应处也是淬火后最大压应力的地方。

图1 渗碳淬火钢非马氏体组织层和表层碳浓度的关系2 影响形成非马氏体组织的因素2.1 渗碳气氛的原料气用甲烷制备的吸热式气作为载气，由于反应所需的空气量少，产生的含氧气体也少，渗碳淬火钢的非马氏体组织相对较浅。

经过净化的天然气(甲烷)，其中的有机硫含量降至<5mg/m3，无机硫<3mg/m3，可以使非马氏体组织层降至最浅程度。

重庆机床厂、青山机械厂、新生劳动厂、丹齿轮实业公司都采用了天然气的除硫措施，都能使渗碳淬火件的非马氏体组织层降至<3μm。

四川有一家工厂，只除天然气中的无机硫，不除有机硫，其锥齿轮在直生式气氛渗碳炉中渗碳18h，淬火后的非马氏体组织层厚40μm。

某集团公司的热处理厂用氮+甲醇+丙酮的滴注式渗碳法，所用的氮以空气经薄膜分离法制备，经净化到99199%的纯度。

局部非马氏体沿晶界向内延伸的形成原因和预防措施

局部非马氏体沿晶界向内延伸的形成原因和预防措施摘要：局部非马氏体沿晶界向内延伸是一种常见的金属材料热处理过程中出现的现象，通常会导致材料的力学性能降低，甚至引起材料的失效。

本文通过对已有文献进行综合分析，总结了局部非马氏体沿晶界向内延伸的形成原因和预防措施。

主要结论如下：晶界处的过渡金属元素偏聚是导致局部非马氏体形成的主要原因之一；晶界能量的变化也会影响局部非马氏体的形成；为预防局部非马氏体的形成，可以通过精细控制热处理温度和时间来改变材料的微观组织结构，或通过合适的添加元素来调整材料的化学成分。

关键词：局部非马氏体；晶界；过渡金属；热处理；预防措施正文：1. 引言局部非马氏体沿晶界向内延伸是一种常见的金属材料热处理过程中出现的现象，通常会导致材料的力学性能降低，甚至引起材料的失效。

因此，研究局部非马氏体形成的原因和预防措施对于提高金属材料的使用寿命和可靠性具有重要意义。

2. 形成原因2.1 过渡金属偏聚过渡金属元素是影响局部非马氏体形成的重要因素之一。

实验发现，晶界处的过渡金属元素偏聚会增加局部非马氏体的形成概率。

例如，铁素体晶界偏向富含Cr的区域会导致晶界处的局部非马氏体形成。

2.2 晶界能量晶界能量的变化也会影响局部非马氏体的形成。

晶界处的能量越低，局部非马氏体形成的概率越高。

这是因为晶界能量低的区域晶粒尺寸更小，形成局部非马氏体的概率也会增加。

3. 预防措施3.1 精细控制热处理为预防局部非马氏体的形成，可以通过精细控制热处理温度和时间来改变材料的微观组织结构。

相比于较高的热处理温度和较长的处理时间，采用适当的低温度和短时间的处理可以减少局部非马氏体的形成。

3.2 调整化学成分为了避免过渡金属元素造成的偏聚，可以通过合适的添加元素来调整材料的化学成分。

例如，添加Ni、Mn等元素可以减少晶界处的Cr偏聚，降低局部非马氏体的形成。

4. 结论局部非马氏体沿晶界向内延伸是一种常见的金属材料热处理过程中出现的现象，其形成原因非常复杂。

渗碳淬火件表层非马氏体组织形成原因和防止措施剖析

渗碳淬火件表层非马氏体组织形成原因和防止措施李志义1，李晓澎2(1.重庆海森机电设备开发公司，重庆 400039；2.重庆建设2雅马哈有限公司焊接科)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，此处恰好是表层压应力最大区域，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。

一汽集团公司原先规定把此层控制在0.02mm内，现在准备将其减少到3μm以下。

但是国内尚有不少工厂未把非马组织作为渗碳淬火件的质量指标。

本文的目的是重申此问题的重要性，以引起重视。

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，有些钢种是贝氏体。

非马氏体组织层和钢表面含碳量关系的示意图见图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，到最高值后再逐步降至心部含碳量。

与最大含碳量位置相对应处也是淬火后最大压应力的地方。

经过净化的天然气(甲烷)，其中的有机硫含量降至<5mg/m3，无机硫<3mg/m3，可以使非马氏体组织层降至最浅程度。

重庆机床厂、青山机械厂、新生劳动厂、丹齿轮实业公司都采用了天然气的除硫措施，都能使渗碳淬火件的非马氏体组织层降至<3μm。

四川有一家工厂，只除天然气中的无机硫，不除有机硫，其锥齿轮在直生式气氛渗碳炉中渗碳18h，淬火后的非马氏体组织层厚40μm。

某集团公司的热处理厂用氮+甲醇+丙酮的滴注式渗碳法，所用的氮以空气经薄膜分离法制备，经净化到99199%的纯度。

渗碳表面非马组织讨论

渗碳表面非马组织讨论渗碳淬火非马问题是一直困扰热处理工作者的一个非常头疼的问题。

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楼主老热工：非马氏体对降低渗碳件表面硬度和表面接触疲劳强度,因此,在重要的齿轮上都要求控制非马氏体的深度.大家谈谈你们是如何控制非马氏体量的?渗碳表面非马氏体组织(黑色组织)在渗碳件中是严格控制的.但如何形成的,书本上讲了很多,也有一些措施,但效果并不明显,有时按书本上的应对措施反而更加不利,我们在实际工作中发现,有时的意外,反而情况会有所改观.因此,我们有必要对非马氏体的形成机理进行反思.从我查到其它的资料来看,判断表面非马氏体可能是微小的石墨团，这是渗碳早期零件表面温度较低，在碳势较高时碳原子在工件表面附着后向工件内部扩散能力不足，凝结成细小的石墨，这与炉内结碳黑的情况有点类似。

而当工件温度升高后，碳原子在工件表面附着后向工件内部扩散能力恢复，后面的渗碳过程就正常了，但早期形成的石墨团就会保留下来。

这样就能解释很多问题：在渗碳早期时,通入氨气,只是提高了表面硬度,非马氏体的组织仍然存在;提高升温阶段早期的碳势有加剧非马氏体的现象,而升温和均温阶段碳势低时非马氏体反而少了或者几乎消失;非马氏体(黑点)周围有少量贫碳现象就是由于石墨的形成使石墨团周围的部分碳原子转变为石墨.如果是材料和工艺问题,那么应该在整个渗层内都出现非马氏体,而不仅在最外表很浅的范围内出现。

以上是个人的一点看法,不知正确与否，请各位高手、同仁讨论指正.lpl24：你的问题很经典，相信只要做过渗碳的朋友应该多少都遇到过此类问题，我们习惯叫“黑色组织”，书上针对这一现象也有解释，但是实际中出现的模式并不完全类似，此类“黑色组织”认为是零件内氧化造成的，即金属内部的合金元素内氧化，是一种非马氏体组织，硬度很低，严重影响零件的使用，其他的各种说法很多，但是根据我多次的试验结果显示，该类组织跟我们原材料的纯净度和被加工零件的表面洁净度，还有加工设备和加工工艺都有关系，我但是针对进口材质和国产材质分别做过试验，进口材质很少或者几乎不出现这样的问题。

氮甲醇气氛

— I" —
取淬火态试样。各种零件非平衡态组织渗层深度测量结果列于表 "。
表"
零件大垫片分离叉摇臂钢板销材料 #K
各种零件碳氮共渗（现行工艺）渗层深度（ 66）
左前右前中左后右后平均值技术要求 # 9 $KN # 9 "J % # 9 M# 共渗保温时间（分） "##
表7 比较
保温时间［分］ +) ) # !’8 ) # !’$ ")) ) # 77+ ) # 77’ "!) ) # 7+ ) # 79’ 层深测定值［ ==］! 层深计算值［ ==］!! 注!：淬火态组织法层深
渗零件渗层深度与处理时间的定量关系及以调节氮与甲醇比例关系为主要内容的渗碳工艺优化试验。 ! # " 碳氮共渗层深度与共渗保温时间关系的建立根据现行工艺分析，适当缩短钢板销、大垫片等部分碳氮共渗零件的共渗保温时间，为此需建立零件渗层深度与保温时间的定量关系。随炉实验 ! # " # "“交叉”
按 /0*-!( 1 ++ 测定各渗后淬火试样的硬度分布曲线获得硬度法渗层深度（有效硬
表’ 试样有效硬化层深（ ""） , $% ( ) *& & $$ ) (, % $! $ ) $$ , ( ) **! $& ( ) *+ % $’ ( ) +* $ + $ ) ($’ ! 工艺号试样号层深平均值
与过共析 . 共析层深），结果列于表 &。
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氮甲醇气氛气体流量的控制

氮甲醇气氛炉气体流量的控制上海汽车变速器有限公司热处理工程师朱永新前言氮甲醇气氛渗碳是以氮气为载体添加富化气的一种渗碳方法。

相对于其他形式的可控气氛而言，氮甲醇渗碳具有碳势控制更稳定，产品质量更好，操作更安全等显著的优点。

其缺点是设备需要消耗大量的氮气和甲醇，生产成本和碳排放量较高。

通入过多的氮气和甲醇不仅会造成资源浪费，同时会造成大量的CO2气体排放影响环境。

在不影响渗碳质量和速度的前提下，我厂经过一年多来的生产实践，大幅降低设备指导耗气量30%以上，取得了良好的效果。

1 介质比例的设定我厂使用的Aichlin多用炉，是典型的氮气+甲醇+丙烷的氮甲醇渗碳气氛，经高温裂解后主要产生CO,H2,N2等气体。

热力学上，当温度超过700℃时，其主要介质甲醇按下式进行：裂解方程式为：CH3OH－→CO+2H2，每L液态甲醇产气量为1.66m3。

40/60配比是最常用的氮甲醇气氛，实际应用时可以通过调节N2和CH3OH的比例来调整气氛的组成。

设备厂家的指导流量：4.2+0.5L/h甲醇，4.5+1m3/h氮气比例，也是基于这一原则。

根据这一气体组成，我们可以计算出炉膛内CO/H2/N2所占的比例：CH3OH －→CO + 2H24.2*1.66/3 2*4.2*1.66/3N2:4.5（氮气不参与还向反应）即：CO:H2:N2=2.3:4.6:4.5,气体主要成分组成接近为：20% CO+ 40% H2+ 40%N2。

氧探头作为可控气氛在线碳势控制的主要手段，是通过测量炉内的氧分压高低，间接反映碳势的高低，CO↔［C］+1/2O2。

在气氛中的CO值恒定的前提下，若测出炉气中的可变氧量，可测定出炉气碳势，然后通过加入丙烷或空气的追加，达到控制碳势的目的。

氮-甲醇气氛中，氮气与甲醇的比例不同，co的值也不同。

因此，控制氮气与甲醇的比例，保证co的值的恒定是稳定碳势的前提。

设备上一般氮气以m3、甲醇以L为单位的流量计，只要保证氮气与甲醇的1.1：1的关系，就可以方便设定氮气与甲醇的比例关系，从而得到CO为20%基础的氮甲醇气氛。

几种可控气氛的产气原理、碳势调节和安全事项

几种可控气氛的产气原理、碳势调节和安全事项一、原理介绍1.氧化3Fe+2O2→Fe3O4(570℃以下) ※预氧化2Fe+O2→2FeO(570℃以上)4Fe+3O2→2Fe2O3(氧化皮)2.脱碳Fe3C+O2→3Fe+CO2C(γ-Fe)+O2→CO23.氧化还原反应Fe+H2O←→FeO+H23FeO+H2O←→Fe3O4+H2①※高速钢刀具蒸气处理K1=[H2]/[H2O] [H2]/ [H2O]＞K1 逆向进行; [H2]/ [H2O]＜K1正向进行LgK=△F°/4.575T,K:平衡常数,T:反应温度, △F°:反应在标准状态下自由能的变化4.脱碳增碳反应C(γ-Fe)+CO2←→2CO ②K②=[CO]²/[CO2 ]ac ac=[CO]2/ K②[CO2]C(γ-Fe)+H2O←→CO+H2③K③=[CO][H2] /[H2O]ac ac=[CO][H2]/ K③[H2O]C(γ-Fe)+2H2←→CH4④K④=[CH4]/[H2 ]²ac ac=[CH4]/ K④[H2] ²C(γ-Fe)+1/2O2←→CO ⑤K⑤=[CO] / [O2 ] 1/2ac ac=[CO]/ K⑤[O2]1/2ac-碳在奥氏体中的相对浓度,又称碳活度5.炉气氛内部的化学反应:水煤气反应CO2+H2←→CO+H2O ⑥K⑥=[CO] [H2O]/[CO2][H2]※因此,只要控制气氛组分的分压或体积百分浓度,就可控制反应进行的方向.不仅保护工件不氧化、不脱碳而且还可以实现增碳(渗碳),故此类气氛叫可控气氛为妥.所谓碳势控制就是控制这些炉气组分间的相对量.如在Rx气氛中由于燃料气体和空气的比例实际上在一个很小的范围内变化,所以H2、CO2的量基本不变,要控制炉气的碳势只须改变其中的微量组分CO2、H2O有一定的对应关系,因此只要控制H2O或CO2或者O2(因为O2与H2O、CO2也有对应关系).控制任意一个因子的分压即可达到控制碳势的目的。