钢的渗碳热处理
渗碳工艺介绍
渗碳定义渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。
这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
简介渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。
最早是用固体渗碳介质渗碳。
液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。
美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。
30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。
60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。
至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。
原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。
①分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。
②吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。
③扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。
碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。
渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。
工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。
机械加工中关于渗碳热处理的知识总结
渗碳热处理渗碳热处理(1)定义渗碳是目前机械制造工业中应用广泛的一种化学热处理方法。
所谓渗碳就是把用低碳钢或低碳合金钢制的工件置于富碳的活性介质中，加热到850～950℃保温数小时，使渗碳介质在工件表面上产生活性碳原子，经过表面吸收和扩散而渗入工件的表层，从而使表层的含碳量达到0.8%以上的热处理工艺。
渗碳后再通过淬火和低温回火处理，借以提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时在心部又能保持一定的强度和良好的韧性。
钢铁零件的渗碳是在奥氏体状态下进行的，其作用是使渗碳层中的含碳量与高碳钢中的碳相当，而心部成分保持不变，因此渗碳使零件表面的碳达到适当的浓度和合理分布，其各种力学性能是靠随后的热处理来实现的。
渗碳零件必须进行淬火+回火处理，才能使其表面和心部的力学性能达到预定的要求，即具有高的硬度、耐磨性和疲劳强度等，并保持心部具有良好的韧性。
(2)目的通过渗碳及其随后的热处理，可使工件获得优良的综合力学性能，采用这种工艺的主要优点是：既可提高工件的使用寿命，又能节约贵重的钢材。
目前在机械制造工业中，对于表面要求耐磨性、抗疲劳强度高，而心部又要求有较高强度和韧性的结构件，如齿轮、曲轴、凸轮轴、活塞销、轴套、摩擦片等，大都是采用低碳钢或低碳合金钢加工成形后，进行渗碳、淬火和低温回火的工艺方法制造的。
因此渗碳后进行热处理的目的主要体现在以下几个方面：①提高表面渗层的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度；②消除渗层中的网状渗碳体和适当减少残余奥氏体的数量，减小脆性和有助于合金钢性能的改善；③消除内应力，增加零件的尺寸稳定性，可以防止因淬火和车削或磨削过程中产生的加工应力而引起精度或尺寸的改变；④细化晶粒，提高心部的和韧性。
可承受重载荷的作用。
(3)分类渗碳工艺的类型很多，常用的主要类型可分为：固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳和特殊渗碳。
固体渗碳在固态介质中进行，将工件埋入装有粒状渗碳剂的铁箱中或在工件表面上涂一层渗碳膏剂，然后装入炉子中加热渗碳；液体渗碳是将工件直接放入能分解出活性碳原子的盐液中加热渗碳，近年来推广发展了不用氰盐的无毒液体渗碳剂，使这种渗碳工艺获得了新的生机；气体渗碳在气体介质中进行，可在天然气、石油裂化气等吸热式、氮基可控气氛中进行渗碳，也可在滴注液体渗碳剂的分解气体中渗碳；(4)材料选择①从提高渗碳速度来看，原始碳量越低渗速越快，但是原始含碳量过低，造成工件心部硬度组织和性能达不到设计要求，含碳量过高又会导致韧性不足的缺点。
钢的渗碳热处理
20钢 4%硝酸酒精 500× 渗碳后空冷
表层全脱碳，白亮部分为铁素体 次表层为部分脱碳层，即珠光体+少量铁素体
过渡区为珠光体+铁素体（白色网块）
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20钢 4%硝酸酒精 150× 渗碳后淬火
表层脱碳，次表层也略有脱碳层，冷却不足 马氏体+屈氏体
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2.回火 渗碳件淬火后尚需进行低温回火，回火温度通常为150～190℃。 3.冷处理 作用是减少或消除残余奥氏体，从而适当提高渗层硬度。由于冷处 理生产成本高，又增加了工序，目前生产中除特殊渗碳零件外，一般很少采用。
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20钢 4%硝酸酒精 500× 930℃气体渗碳8小时，直接淬火 表层组织照片：马氏体+碳化物（白色颗粒）+残余奥氏体
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渗碳层厚度δ
图7 低碳钢渗碳缓冷后的显微组织 第9页/共21页
典型零件渗碳层厚度确定方法
零件种类 轴类 齿轮
薄片工件
渗碳层厚度δ(mm) (0.1～0.2)R (0.2～0.3)m (0.2～0.3)t
备注 R--半径(mm)
m--模数 t--厚度(mm)
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五、渗碳后的热处理
1.淬火 淬火是为了获得马氏体组织，以得到高硬度。通常有三种方法， 即预冷直接淬火、一次加热淬火和二次加热淬火。渗碳零件淬火温度的 选择要兼顾高碳的渗层和低碳的心部两方面的要求。原则上，过共析层 的淬火温度低于Accm，而亚共析层的淬火温度高于Ac3。如果Accm＞ Ac3，很容易选择一个淬火温度来同时满足这两者的要求；果Accm≤Ac3， 则很难同时兼顾。在这种情况下，要根据对零件的主要技术要求、钢件 的心部能否淬透、渗碳后零件的表面含碳量和所采用的淬火方法等综合 考虑加以决定。
热处理渗碳组织变化过程
04
热处理渗碳组织变化的影响因素
温度的影响
1
温度升高，渗碳速度加快，组织变化加剧。
2
温度达到一定值时，组织变化趋于稳定。
3
温度过高可能导致组织脆化，降低材料性能。
时间的影响
时间越长，渗碳深度越大，组织变化越明显。 时间过长可能导致材料变形或开裂。 时间过短可能导致渗碳效果不明显。
碳浓度的影响
07
热处理渗碳组织变化的研究展望
热处理工艺的发展趋势
高效节能
为降低热处理过程中的能源消耗，提高生产效率，未来的热处理 工艺将更加注重高效节能技术的研发和应用。
智能化控制
通过引入先进的传感器、控制器和优化算法，实现热处理过程的 智能化控制，提高产品质量和生产效率。
环保与可持续发展
为满足环保要求，未来的热处理工艺将更加注重资源的循环利用 和减少废弃物排放，实现可持续发展。
淬火介质的选择
淬火介质的选择对冷却速度和组织变化具有重要影响。应根据工件的材料和性能要求选择合适的淬火 介质。
合金元素的添加
合金元素的作用
在渗碳过程中，添加适量的合金元素可以 改变材料的组织和性能。例如，添加铬元 素可以促进碳的溶解和扩散，添加硅元素 可以抑制碳化物的析出。
合金元素的影响
合金元素的添加量、种类和加入方式都会 影响渗碳组织的转变和碳化物的析出。应 根据材料的具体要求和工艺条件选择合适 的合金元素。
03
组织变化过程
奥氏体化
奥氏体化是热处理渗碳过程中的一 个重要阶段，是指碳钢在一定温度 下，通过保温时间，使碳原子充分 扩散到奥氏体晶格中，形成均匀的 渗碳奥氏体的过程。
VS
奥氏体化的温度和时间会直接影响 渗碳层的碳含量和深度，进而影响 渗碳组织的性能。
42crmo渗碳热处理
42crmo渗碳热处理42CrMo是一种常用的合金结构钢，具有较高的强度和耐磨性。
渗碳热处理是一种常见的热处理方法，可以进一步提高42CrMo钢的硬度和耐磨性。
本文将介绍42CrMo渗碳热处理的原理、工艺和效果。
一、渗碳热处理的原理渗碳热处理是将钢材置于含有碳元素的介质中，在高温条件下进行处理，使碳元素渗透到钢材表面，从而增加表面的碳含量。
通过调控渗碳介质的成分和处理温度，可以控制钢材表面的渗碳层的深度和硬度，进而提高钢材的耐磨性能。
二、42CrMo渗碳热处理的工艺1. 预处理：对42CrMo钢进行去油、除锈等预处理工作，确保表面清洁。
2. 渗碳：将42CrMo钢置于含有碳元素的渗碳介质中，通常使用气体、液体或固体介质进行渗碳。
不同的渗碳介质会对钢材表面形成不同的渗碳层。
3. 加热：将42CrMo钢置于炉中，进行加热处理。
加热温度通常在860°C至900°C之间，保持一定时间，使钢材充分吸收碳元素。
4. 淬火：将加热后的钢材迅速冷却，通常使用水、油或盐水进行淬火。
淬火可以使渗碳层硬化，提高钢材的硬度。
5. 回火：对淬火后的钢材进行回火处理，通常在300°C至600°C之间进行回火。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力，提高钢材的韧性和强度。
三、42CrMo渗碳热处理的效果渗碳热处理可以显著提高42CrMo钢的硬度和耐磨性，增加其使用寿命。
渗碳层的硬度通常在HRC50至HRC60之间，比未经渗碳处理的钢材硬度要高出很多。
此外，渗碳层还具有较高的耐磨性和抗腐蚀性，可以有效延长钢材的使用寿命。
四、总结42CrMo渗碳热处理是一种常见的热处理方法，可以显著提高钢材的硬度和耐磨性。
通过控制渗碳介质的成分和处理工艺，可以得到不同深度和硬度的渗碳层，满足不同应用领域的需求。
然而，渗碳热处理也可能导致钢材变脆，因此在使用时需要进行合理的回火处理，以提高钢材的韧性和强度。
总体而言，42CrMo渗碳热处理是一种经济、有效的提高钢材性能的方法，具有广泛的应用前景。
钢的表面热处理
钢的表面热处理
钢的表面热处理是一种常见的工艺，用于改变钢材表面的性质以满足特定的功能要求。
常见的钢表面热处理包括渗碳、淬火、淬灭火、调质等。
1. 渗碳：钢材表面经过高温处理，与碳源（如固体碳或气体）接触，使碳原子渗透到钢材表面，形成高碳含量的渗碳层。
渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。
2. 淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却。
这种快速冷却可以使钢材表面形成马氏体组织，提高钢材的硬度和强度。
淬火还可以改善钢材的耐磨性和韧性。
3. 淬灭火：将淬火后的钢材立即放入温和的液体中（如水或油）进行冷却。
淬灭火可以减缓淬火速度，从而减少残余应力和减少变形。
4. 调质：淬火后的钢材经过再加热，然后放置在适当的温度下保持一段时间，使钢材内部的残留应力得到释放和分散，从而提高钢材的韧性和强度。
钢的表面热处理可以根据具体要求选择不同工艺，以满足钢材的特定性能要求，如硬度、耐磨性、韧性等。
渗碳钢的工作条件和热处理
渗碳钢（含碳量0.1～0.25%）工作条件、性能要求渗碳淬火回火表层心部900～940790、水150～180≥56≤30 15Cr、20Cr900～920780～800水或800～820油180～20058～6022～32 20Cr（≤φ40）900～950800～820油180～220≥56HB21218CrMnTi920～950850～870油180～20058～6730～45φ50，18CrMnTi900～950800～820油180～220＞59HB241～30230CrMnTi900～940840～860油180～20058～6330～4522CrMnMo2800～900810～830油20058～63—12CrNi3A—780～800油180～200—HB24120Cr2Ni4A—780～800油160～180—HB321～444特点与热处理渗碳钢的工作条件和热处理10、15、2015Cr、20Cr20Mn2、20CrMn 20MnVB25MnTiB18CrMnTi20CrMnTi20CrMnMo30CrMnTi20Cr2Ni4A12CrNi3A18Cr2Ni4WA 在较强烈的冲击和磨损的条件下工作要求高的表面硬度和耐磨性，心部具有较强的强度和适当的韧性（合渗碳钢含合金元素一般≤3%，少数达5～7%）钢号℃硬度（HRC）10、15、20氰化820～860℃其他同上渗碳钢要在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能，因此应选择细晶粒钢，并常在合金渗碳钢中加入提高淬透性及防止晶粒长大的元素。
它的热处理一般是渗碳或氰化后淬火加低温回火。
渗碳后表层组织：碳钢为隐晶状或细针状马氏体及细粒状渗碳体；合金钢为隐晶状或细针状马氏体，细粒状碳化物及少量低残余奥氏体。
心部组织低碳钢为铁素体—珠光体，合金钢为低碳马氏体，不应有岛状铁素体。
并要求淬火后渗碳层残余奥氏体少，碳化物细小并分布均匀，没有粗大的网状碳化物，碳浓度梯度和缓，表层含碳量在0.85～1.05%，表层硬度HRC≥56～65，心部硬度当心部含碳量在0.18～0.25%时，为HRC30～40，含碳量在0.3%时，为HRC35～47。
合金渗碳钢热处理工艺
合金渗碳钢热处理工艺嘿，咱今儿就来聊聊合金渗碳钢热处理工艺！这可是个相当重要的事儿呢，就好像做饭得掌握好火候一样。
你想想啊，这合金渗碳钢就像是一块等待雕琢的璞玉。
而热处理工艺呢，那就是雕琢它的神奇魔法呀！通过合适的热处理，能让这合金渗碳钢发挥出它最大的潜力。
热处理第一步，那就是加热啦！可别小瞧了这加热，温度高了不行，低了也不行，得恰到好处。
这不就跟咱炒菜似的，火大了容易糊，火小了半天不熟。
加热的时候得时刻盯着，就像看着锅里的菜别煮过头了一样。
然后呢，保温也是很关键的一环。
这就好比让菜在锅里焖一会儿，让味道充分渗透进去。
保温时间得把握好，长了短了都会影响最终的效果。
接下来就是冷却啦！这冷却方式也有讲究呢，有的要快速冷却，有的得慢慢冷却。
这就像人跑步，有时候要冲刺，有时候要慢跑调整节奏。
你说要是这热处理工艺没做好会咋样？那可就糟糕啦！就好像做出来的菜不是太硬就是太软烂，根本没法吃。
这合金渗碳钢要是处理不好，那还能用吗？咱再说说这合金渗碳钢的用途，那可广泛着呢！汽车零件、机械部件，到处都有它的身影。
要是没有好的热处理工艺，这些东西能那么耐用、可靠吗？咱普通人可能平时不太注意这些，但你想想，要是你开的车在路上突然出问题了，那不就麻烦啦？这可都是因为这些材料的质量不过关呀，而热处理工艺就是保证质量的关键一步！所以说呀，这合金渗碳钢热处理工艺可真是不能小瞧！咱得重视起来，就像重视自己的一日三餐一样。
只有这样，才能让这些合金渗碳钢发挥出它们应有的作用，为我们的生活和工作提供更好的保障。
总之，合金渗碳钢热处理工艺可不是随便玩玩的，这是一门技术活，也是一门艺术！得用心去对待，才能得到满意的结果。
咱可不能马虎，要把这工艺做好做精，让合金渗碳钢成为我们生活中的好帮手！。
钢的渗碳和碳氮共渗、淬火、回火工艺
钢的渗碳和碳氮共渗.淬火.回火工艺1.主题内容和适用范围本工艺规则了渗碳钢的气体渗碳氮共渗淬火回火处理的工序准备.工艺规范.操作规程.质量检验和安全环保等方面要求；2.引用标准JB3999—85钢的渗碳和碳氮共渗淬火回火处理GB85839—87齿轮材料及热处理质量检验一般规则ZBJ17022—88齿轮碳氮共渗工艺及质量控制ZBT04001—88汽车渗碳齿轮金相检验JB/ZQ4038—88重载齿轮渗碳质量检验GB9450—88钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核GB15735—1995金属热处理生产过程安全卫生要求3.工艺准备3.1工件准备3.1.1对照图纸了解被处理工件的材料牌号（或化学成份），予处理情况和质量要求，磨削留量，必要时检查齿轮（轴齿轮）的加工精度；3.1.2工件表面不得有氧化皮.碰伤和裂纹，用清洗剂洗净油污后烘干；3.1.3工件表面不需要渗碳或碳氮共渗的部位，又无留余量，没安排剥碳层的加工工序，就要用防渗涂料保护，防渗涂料的厚度应大于0.3mm，涂层应致密，防渗涂料应符合ZB451—014的规则；3.2工装准备3.3开炉准备选用的工装应具有足够的热处理强度和刚度；3.3.1检查热处理设备的机械和电气部分是否正常，炉子是否漏气；检查炉子需润滑油的部位，使其不断润滑；3.3.2检查测温仪表，热电隅是否正常，要定期进行校验；3.3.3定期清理气体渗碳炉炉罐中的碳黑和灰烬；3.4工件的表卡和试样3.4.1根据工件的形状和要求，选用适当的吊具和夹具；3.4.2工件间要有5～10mm的间隙；3.4.3应随炉放臵与装炉工件材质和予处理相同和符合GB8539—87“齿轮材料及热处理质量检验的一般规则”规则的样式，并放臵在有代表性的位臵，以备炉前操作抽样检查；4.渗碳和碳氮共渗淬火回火处理的工艺规范和操作规程4.1渗碳.碳氮共渗处理4.1.1装炉4.1.1.1工件装炉前应把炉温升到渗碳或共渗温度，连续生产时可干上一炉出炉后立即装炉；4.1.1.2工件应装在炉子的有效加热区内，加热区的炉温不得超过±15℃；4.1.1.3每炉装载量不大于设备的装载量；4.1.2气体渗碳工艺规范和操作规程4.1.2.1气体渗碳工艺规范参照图1，低碳合金渗碳钢的渗碳温度取上限；4.1.2.2排气期排气期的渗剂滴入量，参照表1，炉子到温后的排气时间的长短取决于排气程度，应取气进行分析，当CO2和O2的含量低于0.5%时，即可关闭试样孔，转入强渗期；无气体分析仪时，可观察废气火苗的颜色和状态，当火苗呈杏黄色，上升无力时，排气基本结束；一般地排气时间为1～1.5小时；4.1.2.3强渗期，关闭试样孔，点燃排出的废气；检查炉盖及通风机轴处是否漏气；调整煤油.异丙醇的滴入量，滴量多少取决于设备大小，装炉工件表面积的大小及炉子密封的情况，表1的滴量供选择时参考；强渗期炉气成份应控制在表2规则的范围内；有条件应采用红外线CO2碳位自控仪或露点仪控制炉气或用奥氏体分析仪对炉气进行分析，作为调正滴量的依据；强渗期的炉压控制在100～300pa；废气燃烧的火苗高度控制在200～250㎜的长度；根据工件有效硬化层要求和渗速经验，约达到1/2～2/3渗层深度时，抽验第一根试样，根据第一个试样的渗层确定第二个试样的时间，当有效硬化层深度达到或接近工件的有效硬化深度时，即可进入扩散期；4.1.2.4扩散期：扩散期的煤油.异丙醇滴量约为强渗期的0.5倍，为了保证炉压，并同时加滴甲醇，扩散期的时间与工件要求的有效硬化层深度有关，有效硬化层深度愈深，扩散时间要求愈长一些，与工件的碳势（试样的碳势）有关，碳势高要求扩散时间长一些，还与试样渗层深度有关，为了保证工件表面0.85～1.0%的碳浓度和合理的过滤层，扩散时间约为1～3小时；4.1.2.5降温期：抽验的第三个试样，如果网状碳化物≥5级为作正火处理，920℃出炉空冷，对20CrMnMo17Cr2Ni20CrNi2Mo当工件室冷到300-400℃时要放到回火炉中炉冷，防止在表面和次层在空冷时产生马氏体，形成表面裂纹；对于17CrNi2Mo.20Cr2NiMo等Cr.Ni渗碳钢即使碳化物不超级也要出炉空冷，空冷的炉温度为860～880℃；对于碳化物不超级的20CrMnTi.20CrMnMo～840℃，保渗碳齿轮，随炉冷到830温0.5～1H后直接淬火；4.1.3气体碳氮共渗工艺规范和操作规程；4.1.3.1气体碳氮共渗操作规程；4.1.3.2采用煤油加氨氧的气体碳氮共渗工艺曲线4.1.3.3共渗过程其炉气成分应符合下表规则4.2.1工件渗碳后直接淬火；对本质细晶粒钢工件渗碳后可采用直接淬火的方法，以获得所需要的表层和心部硬度以及有效硬化层深度，如20CrMo.20CrMnMo，以及含硼和稀土的合金钢渗碳件；直接淬火一般在炉中降温到830～850℃，均温0.5～1H出炉后淬火工件渗碳后直接淬火另一个条件是渗层金相组织网状碳化物≤4级；工件要求渗层深，炉中碳势又高的情况，容易造成碳化物超级，而对于模数≤5的20CrMnTi.20CrMnMo齿轮，渗碳深度1.2～1.3㎜（含磨量）碳化物不易超级，可以直接淬火，模数大于5的齿轮视渗层的金相组织中网状碳化物的级别而定，如果网状碳化物小于4级可以直接淬火；5级以上则要高温正火，消除网状碳化物或降低网状碳化物级别；4.2.2工件渗碳后空冷后再淬火，按方法有以下几种原因：a.工件渗碳后需要进行机械加工，如制碳层；b.容易发生过热的碳钢和非细晶粒合金钢件，以及某些不宜直接淬火的工件（如需要在压床上淬的齿轮）；c.渗层组织如出现网状碳化物超级对于a.b两种情况，炉冷到850～860℃空冷，但对20CrMnMo渗件要求在400℃以下缓冷，否则易再次表层出现马氏体组织形成裂纹，对于C种情况，要求在900～930℃出炉直接空冷；4.2.312CrNi3.12Cr2Ni4.17CrNi2Mo.20CrNi4.20Cr2Ni4.20Cr2Ni4MoA.20Cr2Ni4WA等高强合金渗碳件，渗碳炉冷到920℃出炉空冷（用于制作大模数齿轮），400以下缓冷，并增加一次至二次650～680℃，5～6H的高温回火；这种高温回火称为催化或促变处理，它不仅能改善机械加工性能，更主要它是获得良好淬火组织的条件和保证；必须严格执行；4.2.4碳氮共渗的工件一般都从共渗温度或低于共渗温度出炉直接淬火；4.2.5经过渗碳淬火或碳氮共渗淬的工件，通常采用180℃±10℃的低温回火；4.2.5.1碳氮共渗齿轮回火的温度为180℃±10℃，回火时间3H；4.2.5.2模数1～3的齿轴渗碳淬火后温度200～210℃，时间3H，模数1～3的齿轮渗碳淬火后的回温度220℃±10℃，时间3H4.2.5.3模数3～5的齿轴.齿轮渗碳淬火后进行二次回火；第一次回火温度230℃，时间4H；第二次齿轴的回火温度230℃，回火时间3H；4.2.5.4模数≥6的齿轮.齿轴，渗碳后直接淬火的工件，需要进行三次回火；第一次回火温度230℃，回火时间3H；第二次回火，齿轴的回火温度230℃，时间3H，齿轮的回火温度240℃，时间3H；第三次回火，齿轴的回火温度220℃，时间3H，齿轮的回火温度240℃，时间3H；4.2.5.5模数≥6的齿轮齿轴渗碳后空冷，后加热淬火；进行二次回火；第一次回火温度230℃，时间4H；第二次回火，齿轴的回火温度220℃，时间4H，齿轮的回火温度240℃，时间4H；4.2.5.6前一次回火后，工件空冷到室温或≤50℃，才能进行下一次回火；4.2.5.7工件回火必须放在回火炉的有效加热区内（渗碳淬火的齿轮部分需量出回火炉底部300㎜）；4.3渗碳和碳氮共渗淬火回火件的最后处理；4.3.1清理：进行喷砂，以清除赤面的油污和氧化模；4.3.2校直和矫正：用偏摆仪检查齿轴的变形，当超过允许变形时，应对其校直和矫正；随后进行去应力回火；条件允许（淬火工件量少时）应在淬火后马上进行校直，然后再回火；5.质量检验5.1外观：不得有裂纹和碰伤5.2表面硬度5.2.1硬度检验方法，按GB23083《金属洛氏硬试验法》或其他硬度试验法进行；5.2.2表面硬度的偏差范围，表面硬度不得超过下表规则：5.3.1有效硬化层检验方法，按GB《钢的渗碳硬化层有效硬化层深度的测定和校验》中的规则执行；5.3.2有效硬化层深度偏差不得超过下表规则；根据零件的要求，按有关标准进行检定；5.5变形：零件的变形应符合技术要求；6.安全与环保6.1操作者要穿戴好必须的劳动保护用品；6.2执行所用设备的安全操作规程；6.3气体渗碳或碳氮共渗出炉淬火时，同时淬火的工件量大时，应先检查油温，当油温>100℃时，应先降油温后淬火，以防止油槽着火；着火时需用灭火器，石棉被灭火，严禁用水灭火；6.4要防止渗碳炉滴注器渗漏，以免引起炉盖着火，烧毁电机或造成渗剂失火；6.5其它方面按GB15735—1995，金属热处理生产过程安全卫生要求；。
渗碳后的热处理工艺如何进行
工件渗碳后，提供了表层高碳、心部低碳这样一种含碳量的工件。
为了得到合乎理想的性能，需要进行适当的热处理。
在渗碳后常见的热处理主要有直接淬火、一次加热淬火、两次加热淬火这三种方法。
下面我们就来针对这三个方面具体介绍一下。
一、直接淬火直接淬火是在工件渗碳后，预冷到一定温度，然后立即进行淬火冷却。
这种方法一般适用于气体渗碳、真空渗碳或者液体渗碳。
固体渗碳时，由于工件装于箱内，出炉、开箱都比较困难，较难采用该种方法。
直接淬火的优点主要是减少加热、冷却次数，简化操作，减少变形及氧化脱碳。
其缺点是由于渗碳时在较高的渗碳温度停留较长的时间，容易发生奥氏体晶粒长大。
直接淬火虽然经过预冷也不能改变奥氏体晶粒度，因而可能在淬火后机械性能降低。
只有本质细晶粒钢，在渗碳时不发生奥氏体晶粒的显著长大，才能采用直接淬火。
二、一次加热淬火一次加热淬火是渗碳后缓冷，在此加热淬火。
这种热处理对心部强度要求不高，而表面又要求有较高的硬度和耐磨性时，可选用稍高于Ac1的淬火加热温度。
如此处理，渗层先共析碳化物未溶解，奥氏体晶粒细化，硬度较高，耐磨性较好，而心部尚存在有大量先共析铁素体，强度和硬度较低。
三、两次淬火在渗碳缓冷后进行两次加热淬火。
第一次淬火加热温度在Ac3以上，目的是细化心部组织，并消除表面网状碳化物。
第二次淬火加热温度选择在高于渗碳层成分的Ac1点温度。
二次加热淬火的目的是细化渗碳层中马氏体晶粒，获得隐晶马氏体、残余奥氏体及均匀分布的细粒状碳化物的渗层组织。
由于两次淬火发需要多次加热，不仅生产周期长、成本高，而且会增加热处理时的氧化、脱碳及变形等缺陷。
以前两次淬火法多应用于本质粗晶粒钢，但是现在的渗碳钢基本上都是用铝脱氧的本质细晶粒钢，因而目前两次淬火法在生产上很少应用，仅对性能要求较高的零件才偶尔采用。
渗碳热处理
渗碳热处理渗碳热处理是一种重要的金属热处理工艺，也称为碳化热处理，它通过热处理将碳元素渗透到金属表面，使金属表面形成一层碳化膜，以提高金属表面的硬度和抗腐蚀性能，使其有更高的耐磨性。
渗碳热处理通常用于钢铁制造行业，以及一些要求具备高硬度、抗腐蚀和耐磨性能的钢铁材料的加工。
渗碳热处理的主要目的是改善金属表面的力学性能和抗腐蚀性能。
金属表面渗入的碳微粒构成一层碳化膜，这层碳化膜会提升金属表面难度、硬度、抗冲击性、抗腐蚀性和耐磨性，因此渗碳热处理得到了广泛应用。
渗碳热处理的具体工艺步骤包括：首先，金属材料经过热处理，提高金属的硬度、强度和韧性，其次，金属材料进行渗碳热处理，将钛、锰、碳等微量元素通过碳化物、碳气体或混合气体的形式渗入到金属表面，形成一层碳化膜；最后，金属材料进行机械抛光，使碳化膜均匀。
渗碳热处理具有一定的优点，其主要有：首先，渗碳热处理具有很高的效率，可以有效地提高金属表面的抗腐蚀和耐磨性；其次，渗碳热处理可以有效的减少金属热处理过程中的应力，减少金属各种失效；最后，渗碳热处理金属表面的结构紧密，这种紧密的结构可以有效地提高金属的强度、硬度和耐磨性能。
渗碳热处理是金属加工中最常见的一种热处理方法，它能够改善金属表面的硬度和抗腐蚀性能，提高金属表面的耐磨性，使其具备更高的质量。
但是，渗碳热处理也有一定的缺点，由于渗入的碳微粒侵蚀金属材料的组织，有时会导致金属材料发生裂纹，因此，在进行渗碳热处理时必须非常小心，以免破坏金属材料的性能。
总之，渗碳热处理是一种重要的金属热处理工艺，它可以改善金属表面的力学性能和抗腐蚀性能，提高金属表面的硬度、强度和耐磨性，使金属表面有更好的防腐蚀性能，但在进行渗碳热处理时，还必须注意渗入的碳微粒不能导致金属材料发生裂纹。
中碳钢渗碳处理
中碳钢渗碳处理
中碳钢渗碳处理是一种热处理工艺，其目的是通过在高温下将碳元素渗透到钢表面，提高钢材的表面硬度和耐磨性。
下面是中碳钢渗碳处理的一般步骤：
1. 预处理：首先需要对钢材进行预处理，包括去除表面的油污、锈蚀等杂质，并进行必要的机械加工。
2. 预热：将预处理后的钢材在高温下进行预热，以加速碳元素的渗透速度。
3. 渗碳：将预热后的钢材放入含有碳元素的气体中，在高温高压条件下进行渗碳处理。
通常使用的气体有氧气、氢气、氨气等，不同的气体会产生不同的处理效果。
4. 冷却：渗碳处理完成后，需要将钢材进行冷却，使碳元素在表面形成均匀的硬化层。
5. 淬火：为了获得更高的表面硬度，通常需要进行淬火处理。
淬火是将钢材迅速冷却至室温，使碳元素在表面形成硬化层，同时也能提高钢材的强度和韧性。
6. 回火：为了消除淬火过程中产生的应力和脆性，需要进行回火处理。
回火是将钢材再次加热至适当温度，然后缓慢冷却，使钢材的硬度和韧性得到平衡，同时也能提高钢材的抗疲劳性能。
以上是中碳钢渗碳处理的一般步骤，实际操作中还需要
根据具体情况进行调整和优化。
渗碳热处理
渗碳热处理
渗碳热处理是一种将钢铁给予碳化处理，以改善其性能和外观的工艺。
它利用热能将被处理区域内表面（或表层）的钢材表面形成碳化层，以提高其耐磨、耐腐蚀和外观表现技术。
碳化过程中产生的液态碳在金属表面之间渗透，从而形成一层可以抵御高温和磨损的碳化层，保护金属质地不受磨损。
渗碳热处理通常有两种类型：化学渗碳热处理和电弧渗碳热处理。
化学渗碳热处理是一种利用化学反应，由外部能源（通常是煤气或长石煤）产生热量，建立碳化层的机械过程。
在化学渗碳热处理中，钢材的表面温度可达1300℃，且它是一种无氧环境的处理，确保碳化
液体只在表面渗透，避免深层部分发生碳化以及其它反应，保护其内部结构。
电弧渗碳热处理是一种利用电弧热（例如熔池熔炉），采用液相
法渗碳的机械过程。
电弧渗碳热处理可以给钢材表面内部结构带来更加有利的影响，其内部温度可达1000℃，利用金属表面自身的热量，在钢的表面和深层之间形成一层稳定的碳化层，从而提高钢的机械性能。
渗碳热处理的好处要从两个方面来说明：一方面，渗碳热处理可以提高金属材料的机械性能，提高其耐磨、耐腐蚀及其他物理性能；另一方面，渗碳热处理也可以改善钢材的外观，使之有着明显的光泽，并可以形成磨砂效果，给人以更加舒适和实用的外观感受。
此外，渗碳热处理也有一些缺点，如它需要昂贵的设备，耗费的
电能比较大，使费用增加；而且，它只能在一定时间内有效，一旦过了有效时间，浇注的碳化液就会发生反应，影响其外观性能。
总之，渗碳热处理是一种具有广泛应用的金属处理工艺，它不仅可以提高金属表面的机械性能，而且还能使其外观更好看，也因此成为许多行业的首选工艺。
渗碳热处理工艺
渗碳热处理工艺
渗碳处理是将钢件浸入碳化物形成剂中，在表面获得渗碳层的热处理工艺。
渗碳后钢件具有较高的硬度、耐磨性和较大的接触疲劳强度。
目前，在各种工业中，对渗碳后钢的性能要求很高，如齿轮、曲轴、连杆等零件需要渗碳以获得高硬度和耐磨性。
在化学处理过程中，通过表面扩散、吸收和溶解等过程，使钢表面获得渗碳层。
化学处理又称为表面热处理，其目的是为了增加钢的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。
它有两种方法：一种是以空冷或油冷作为表面处理的方法；另一种是在高温（>1000℃）下进行渗碳处理。
渗碳材料是指能使工件表面获得一定碳浓度渗碳层的材料，按其化学成分可分为三类：一是含碳量大于0.45%的低碳钢，二是含碳量小于0.45%的中碳钢和高碳钢，三是含碳量介于二者之间的中碳钢和高碳钢。
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调质处理 渗碳
调质处理渗碳
调质处理和渗碳都是金属热处理工艺中的重要过程，它们的主要区别在于处理的目的和所用的温度范围。
调质处理主要用于提高钢材的综合机械性能，包括强度、塑性和韧性等。
调质处理通常包括淬火和高温回火两个步骤，其中淬火是将钢材加热到临界温度以上，然后快速冷却，以增加强度和硬度；高温回火则是在较低的温度下加热钢材，以减小内应力并保持机械性能的稳定性。
调质处理的温度范围一般在800℃~1100℃之间。
渗碳则是为了增加钢材表面的含碳量，使其表面形成一层高碳层，以提高钢材的耐磨性和耐腐蚀性。
渗碳的温度范围一般在800℃~900℃之间，处理时需要将钢材与渗碳剂一同加热，使碳原子渗入钢材表面。
渗碳后通常需要进行淬火和回火处理，以强化表面层的硬度和提高整体机械性能。
总的来说，调质处理和渗碳都是为了改善钢材的机械性能和耐腐蚀性，但处理方法和温度范围有所不同。
根据具体需求选择合适的热处理工艺，可以提高金属材料的使用寿命和可靠性。
渗碳热处理主要材料工艺流程
冷却与清洁
在渗碳结束后，将材料从渗碳介质中取出，进行冷却处理，并清洁表面渗碳残留物。
6
热处理
根据材料和要求，进行淬火、回火等后续热处理工艺，以获得所需的硬度和机械性能。
7
质量检测
对渗碳处理后的材料进行质量检测，包括硬度测试、金相分析等，确保达到预定标准。
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
包装与存储
对合格的渗碳材料进行包装，并存放在干燥、通风的环境中，防止锈蚀和损坏。
渗碳热处理主要材料工艺流程
步骤序号
工艺流程
主要操作与描述
1
材料准备
选择合适的渗碳材料，如钢材、合金等，确保材料质量符合渗碳要求。
2
切割与清洗
将材料切割成所需尺寸，并进行清洗，去除表面氧化物和杂质。
3
预处理
对材料进行预加热处理，去除内部应力和水分，保证渗碳过程的有效性。
4
渗碳处理
将预处理后的材料置于渗碳介质中，控制温度和时间，使碳元素均匀渗透到材料表面层。
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渗碳层厚度δ
图7 低碳钢渗碳缓a冷后的显微组织
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典型零件渗碳层厚度确定方法
零件种类 轴类 齿轮
薄片工件
渗碳层厚度δ(mm) (0.1～0.2)R (0.2～0.3)m (0.2～m--模数 t--厚度(mm)
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五、渗碳后的热处理
1.淬火 淬火是为了获得马氏体组织，以得到高硬度。通常有三种方法， 即预冷直接淬火、一次加热淬火和二次加热淬火。渗碳零件淬火温度的 选择要兼顾高碳的渗层和低碳的心部两方面的要求。原则上，过共析层 的淬火温度低于Accm，而亚共析层的淬火温度高于Ac3。如果Accm＞ Ac3，很容易选择一个淬火温度来同时满足这两者的要求；果Accm≤Ac3， 则很难同时兼顾。在这种情况下，要根据对零件的主要技术要求、钢件 的心部能否淬透、渗碳后零件的表面含碳量和所采用的淬火方法等综合 考虑加以决定。
1.气氛碳势 一般渗碳件的表面含碳量可在0.6%-1.1%间变化。确定最佳表面碳含量的出 发点首先是获得最高的表面硬度；其次是使渗层具有最高的耐磨性和抗磨损 疲劳性能。研究表明，渗碳层的表面碳的质量分数最好在0.8%-1.0%范围内 最佳表层碳含量确定后就可根据表面碳含量与碳势的关系，确定碳势。 2.渗碳温度 渗碳温度首先影响着分解反应平衡，粗略地说，如果气氛中的CO2含量不变， 则温度每降低10℃将使气氛碳势增加约0.08%；其次，温度也影响碳的扩散 速度，如果气氛碳势不变，温度每提高100 ℃可使渗碳层深度增加1倍；第 三，温度还影响着钢中的组织转变，温度过高会使钢的晶粒粗大。生产上广 泛使用的温度是900-930 ℃。对于薄层渗碳温度可降到880-900 ℃，这主 要是为了控制渗碳层深度；而对于深层渗碳(大于5mm)，温度可提高到 980-1000 ℃，这主要是为了缩短渗碳时间。 3.渗碳时间 渗碳时间主要影响渗层深度，同时也在一定程度上影响浓度梯度。
802.6 t d
10(3720 /T )
d—渗层深度(mm)；t—渗碳时间(ha )；T—渗碳温度(K)
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（三）渗碳工艺参数的综合选择
①升温阶段 工件达到渗碳温度前的一段时间，用较低的碳势； ②高速渗碳阶段 正常温度或更高温度下，用高于所需表面碳含量的碳势，时 间较长； ③扩散阶段 工件降到或维持在正常渗碳温度下碳势降到所需表面碳含量，时 间较短； ④预冷阶段 使温度降低到淬火温度，便于直接淬火。
2.回火 渗碳件淬火后尚需进行低温回火，回火温度通常为150～190℃。
3.冷处理 作用是减少或消除残余奥氏体，从而适当提高渗层硬度。由于冷处理
生产成本高，又增加了工序，目前生产中除特殊渗碳零件外，一般很少采用。
H2O含量；用红外线仪控制CO2含量；用氧探头法控制O2含量。
(2)碳原子的吸收 工件表面吸收活性碳原子，也就是活性碳原子由钢
的表面进入铁的晶格而形成固溶体，或形成特殊化合物。
(3)碳原子的扩散 被工件吸收的碳原子，在一定温度下，由表面向内
部扩散，形成一定厚度的渗层。
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（二）工艺参数的选择与控制
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二、渗碳方法
根据渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗
碳。 （1）固体渗碳 固体渗碳是将工件置于填满木炭(90%左右)和催渗 剂(BaCO3、 CaCO3或 Na2CO3等)(10%左右)的固体渗碳箱内进行 的，如图1所示。 （2）液体渗碳 液体渗碳就是在液体介质中进行的渗碳工艺。它可 分为两类：一类是加有氰化物的盐浴，另一类是不加氰化物的盐浴。 因氰化物有剧毒现已基本不用。不加氰化物的盐浴由NaCl或KCl、 Na2CO3、和(NH2)2CO或木粉组成。如图2所示。 （3）气体渗碳 气体渗碳是指零件在气体渗碳剂中进行渗碳的工艺。 如图3所示。气体渗碳法的生产率高，渗碳过程容易控制，渗碳层质 量好，且易实现机械化与自动化，故应用最广。
图3 气体渗碳典型工艺曲线
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四、 渗碳层成分、组织和厚度
低碳钢渗碳后，表层含碳量可达过共析成分，由表往里碳浓度逐渐 降低，直至渗碳钢的原始成分。 渗碳件缓冷后，表层组织为珠光体加二次渗碳体；心部为铁素体加 少量珠光体组织；两者之间为过渡层，越靠近表层铁素体越少 。 一般规定，从表面到过渡层一半处的厚度为渗碳层的厚度。
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三、气体渗碳
（一）原理 (1)渗碳介质的分解 由介质中分解出活性碳原子。渗碳气氛在高温下 分解出活性碳原子[C]，即：
注：在供应的原料气组分稳定的情况下，只要控制气氛中的微量组分CO2、H2O、CH4或O2中的任何一个 含量，便可控制上述反应达到某一平衡点，从而实现控制气氛碳势的目的。通常，生产中用露点仪控制
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图5 渗碳件常用的淬火方法
a)预冷直接淬火
b) 一次淬火法
c) 二次淬火法
①预冷直接淬火 对于碳钢，预冷温度应在Ar1～Ar3之间。对于多数合金钢， 通常预冷温度在820～850℃之间。 ②一次加热淬火 一般合金渗碳钢，常采用稍高于Ac3的温度（820～860℃） 加热淬火。 ③二次加热淬火 第一次淬火的加热温度应高于心部的Ac3温度，第二次淬火主 要是为细化表层组织，温度选择稍高于表层的Ac1。
钢的渗碳
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主要内容
31 渗碳的目的和应用范围
2 渗碳方法
3 气体渗碳
4 渗碳层成分、组织和厚度
35 渗碳后的热处理
6 渗碳件质量检查
37 渗碳热处理的常见缺陷及产生原因
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一、渗碳的目的和应用范围
定义 渗碳：将钢件置于具有足够碳势的介质中加热到奥氏体状态 并保温，使其表层形成一个富碳层的热处理工艺。 碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳 也不脱碳并与炉气保持平衡时的表面含碳量。 主要目的：是提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，同 时保持心部具有一定强度和良好的塑性与韧性。 应用范围：在机器制造业中，有许多重要零件，如汽车变速 箱齿轮、活塞销、摩擦片等。可以渗碳的钢一般是碳的质量 分数为0.12%-0.25%的低碳钢或低碳合金钢如20、20Cr、 20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。