渗碳工艺的分类与选择
渗碳钢的热处理知识点总结
一、渗碳钢的热处理工序用于制造渗碳零件的钢称为渗碳钢。
渗碳钢的主要热处理工序一般是在渗碳之后再进行淬火和低温回火。
处理后零件的心部为具有足够强度和韧性的低碳马氏体组织，表层为硬而耐磨的回火马氏体和一定量的细小碳化物组织。
有些结构零件，是在承受较强烈的冲击作用和受磨损的条件下进行工作的，例如汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销等。
根据工作条件，要求这些零件具有高的表面硬度和耐磨性，而心部则要求有较高的强度和适当的韧性，即要求工件“表硬里韧”的性能。
为了兼顾上述双重性能，可以采用低碳钢通过渗碳淬火及低温回火来达到，此时零件心部是低碳钢淬火组织，保证了高韧性和足够的强度，而表层(在一定的深度)则具有高碳量(0.85%～1.05%)，经淬火后有很高的硬度(HRC>60)，并可获得良好的耐磨性。
二、渗碳钢的成分特点渗碳钢的含碳量一般都很低(在 0.15%～0.25%之间)，属于低碳钢，这样的碳含量保证了渗碳零件的心部具有良好的韧性和塑性。
为了提高钢的心部的强度，可在钢中加入一定数量的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Mo、W、Ti、B等。
其中 Cr、Mn、Ni 等合金元素所起的主要作用是增加钢的淬透性，使其在淬火和低温回火后表层和心部组织得到强化。
另外，少量的Mo、W、Ti等碳化物形成元素，可形成稳定的合金碳化物，起到细化晶粒、抑制钢件在渗碳时发生过热的作用。
微量的B(0.001%～0.004%)能强烈地增加合金渗碳钢的淬透性。
渗碳钢的分类根据淬透性或强度等级的不同，合金渗碳钢分为三类。
低淬透性合金渗碳钢即低强度渗碳钢(抗拉强度≤800MPa)，如15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2等。
这类钢淬透性低，经渗碳、淬火与低温回火后心部强度较低且强度与韧性配合较差。
主要用于制造受力较小，强度要求不高的耐磨零件，如柴油机的凸轮轴、活塞销、滑块、小齿轮等。
这类钢渗碳时心部晶粒易于长大，特别是锰钢。
钢材中的渗碳体
钢材中的渗碳体
钢材中的渗碳体是一种由碳在钢中扩散形成的组织结构。
渗碳是通过将钢材置于高温环境中，与碳源（如固体碳化物、气体或液体碳）接触，使碳进入钢材内部，扩散到表面或特定深度，形成碳的浓度梯度。
渗碳主要用于提高钢材的硬度和耐磨性。
通过渗入钢材内部的碳，增加了钢材的碳含量，进一步形成了高碳含量的渗碳层。
这些高碳含量的区域，也称为渗碳体，具有较高的硬度和抗磨损性能。
渗碳通常用于淬火和回火工艺中。
在淬火过程中，渗碳体可以形成高硬度的直接淬火组织，以增加钢材的硬度和耐磨性。
然后，通过回火过程使渗碳体发生相变，转化为更强韧的马氏体组织，以平衡硬度和韧性之间的关系。
通过调整渗碳的条件和过程参数，可以控制渗碳层的厚度、硬度和碳含量。
常见的渗碳工艺包括气体渗碳、盐浴渗碳和液体碳渗碳等。
需要注意的是，渗碳并不适用于所有类型的钢材。
一些低碳钢或易锈钢由于其化学成分的限制，无法进行有效的渗碳处理。
因此，在实际应用中，应根据钢材的性质和需求选择适合的渗碳工艺和材料。
渗碳常用工艺
渗碳常用工艺
渗碳是一种提高钢件表面硬度和耐磨性能的热处理工艺，其常用工艺包括气体渗碳、盐浴渗碳和真空渗碳。
气体渗碳主要是将钢件置于渗碳气氛中进行处理，温度一般在850℃~950℃之间。
常用的渗碳气氛有氨气、乙炔等，可以根据不同的要求进行选择。
盐浴渗碳是将钢件浸入含有渗碳剂的盐浴中进行处理，温度一般在820℃~950℃之间。
盐浴渗碳有助于提高渗碳深度和均匀性，但需要注意防止盐浴的腐蚀性对钢件造成损害。
真空渗碳则是在真空环境下进行处理，温度一般在900℃~1050℃之间。
真空渗碳可以保证渗碳剂的纯净性和均匀性，有利于提高钢件表面的耐磨性和疲劳寿命。
以上三种渗碳工艺各有特点，可以根据具体的钢件材料和使用环境进行选择。
在实际应用中，还需要注意渗碳剂的选择、渗碳时间和渗碳深度等因素，以确保钢件表面硬度和耐磨性能的提高。
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零件渗碳工艺
零件渗碳工艺
零件渗碳工艺是一种常见的表面强化加工工艺，通过在零件表面进行渗碳处理，从而提高零件的硬度、磨耗性和耐蚀性等性能。
该工艺通常应用于机械零件、汽车配件、航空航天零部件等高性能金属材料的表面处理。
零件渗碳工艺主要分为固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳三种方式。
1、固体渗碳：固体渗碳是将含有碳元素的固体材料覆盖在零件表面，通过加热零件使固体材料中的碳元素渗透到零件表面，形成具有一定厚度的渗碳层。
该方式简单易行，适用于各种形状的零件，渗碳层质量较好。
但固体材料渗碳速度较慢，渗碳层厚度对固体材料的选择和操作时间等因素有所影响。
2、气体渗碳：气体渗碳是将零件放置在特定的密闭加热设备中，将含有碳元素的气体在一定的温度和压力下通过加热设备渗透到零件表面，形成渗碳层。
该方式可用于成批处理大量相同的零件，操作过程中能够自动化，但气体渗碳设备较为昂贵，且渗碳层厚度不易控制。
零件渗碳工艺的优点在于可以针对不同材料和工艺要求选择不同的处理方式，使得渗碳层具有适合各自应用领域的特点；同时，渗碳层能够提高零件表面硬度和耐磨性，从而使得其使用寿命得到有效延长。
但需要注意的是，由于渗碳层是通过改变零件表面的化学元素成分实现的，因此加工过程需要严格控制处理温度、时间、压力等参数，以避免对零件基本结构和性能造成不良影响。
表面渗碳处理工艺
表面渗碳处理工艺渗碳与渗氮一般是指钢的表面化学热处理渗碳必须用低碳钢或低碳合金钢。
可分为固体、液体、气体渗碳三种。
应用较广泛的气体渗碳，加热温度900-950℃。
渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0.2-0.25mm估算。
表面含碳量可达百分之0.85-1.05。
渗碳后必须热处理，常用淬火后低温回火。
得到表面高硬度心部高韧性的耐磨抗冲击零件。
渗氮应用最广泛的气体渗氮，加热温度500-600℃。
氮原子与钢的表面中的铝、铬、钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6mm，氮化层不用淬火即可得到很高的硬度，这种性能可维持到600-650℃。
工件变形小，可防止水、蒸气、碱性溶液的腐蚀。
但生产周期长，成本高，氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。
主要用来处理重要和复杂的精密零件。
涂层、镀膜是物理的方法。
“渗”是化学变化，本质不同。
钢的渗碳---就是将低碳钢在富碳的介质中加热到高温(一般为900--950℃)，使活性碳原子渗入钢的表面，以获得高碳的渗层组织。
随后经淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力，而心部仍保持足够的强度和韧性。
渗碳钢的化学成分特点1)渗碳钢的含碳量一般都在0.15--0.25％范围内，对于重载的渗碳体，可以提高到0.25--0.30％，以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。
但含碳量不能太低，否则就不能保证一定的强度。
2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性，细化晶粒，强化固溶体，影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。
在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。
常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类1)碳素渗碳钢中，用得最多的是15和20钢，它们经渗碳和热处理后表面硬度可达56--62HRC。
但由于淬透性较低，只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件，如轴套、链条等。
2)低合金渗碳钢如20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。
渗碳补渗工艺的确定及措施
渗碳补渗工艺的确定及措施（四川泸州长江挖掘机厂赵振东）渗碳件表面脱碳或渗碳深度未达到工艺要求，是渗碳件常见缺陷。
为满足技术要求，必须施行正确的补渗工艺方法，进行补救。
众所周知，补渗件表层已有较高的碳浓度，故与正常渗碳件的低碳表层状态有明显差异。
渗碳特性也必然不同，如不考虑其特点，将难以获得预期的效果，甚至造成废品。
（1）表面脱碳的补渗工艺及措施常规渗碳件表层大多数出现脱碳现象，因此，一般标准均规定：渗碳件表层只允许一定的脱碳深度（小于0.05mm），当脱碳深度超出规定时，必须进行补渗使其恢复到要求的碳浓度（＞0.80%）。
渗碳脱碳件最表层的碳浓度有明显下降，使渗层的正常碳浓度分布发生变化，最就碳浓度由表层移至次表层。
补渗件的表面碳浓度由C1提高到C S，使表层至次表层之间补充足够的碳后，才能满足渗碳质量要求。
在制定补渗工艺，选择其参数时，应充分考虑渗层碳浓度分布及其变化的这一特点。
理论分析及试验均证明，渗碳是一个不平衡过程，随着渗碳时间的延长，表面碳浓度按一定规律增加，最后达到与炉气碳势平衡的浓度，形成一定的碳浓度分布，对脱碳件，补渗前表面的碳浓度分布不同于正常渗碳件和非脱碳补渗的情况，其特征在于最表层为低或中碳浓度，而次表层为高碳浓度。
补渗时，脱碳层所需增加的碳来自高碳势炉气和次表面的高碳区域，相当于双面渗碳，其补碳速度成倍增加。
在补渗表面增碳的同时，其次表面碳浓度下降，浓度梯度降低，减弱了碳向内部扩散的能力。
因此，补渗时，渗层浓度增加并不明显。
只要炉气有足够的活性碳提供，脱碳表层被补足碳的时间并不长。
但应注意，工件入炉补渗并非立即进入渗碳过程，而要经历一段时间（一般为1.5～3h不等）排气，方能达到补渗要求的碳势。
在排气期，补渗件不但无碳渗入，而且还要脱碳，使原脱碳层加深，在制定补渗时间时，应考虑该情况。
①补渗温度渗碳是碳在γ—Fe中的扩散现象，温度越高，碳在钢中的扩散速度越快，在表面吸收同样碳量的条件下，表面碳浓度增长变慢，而渗层深度增加变快。
渗氮、渗碳工艺与操作过程
一渗碳工艺(气体渗碳——煤油)：渗碳钢的碳含量一般在0.12%~0.25%之间，其所含主要合金元素一般是铬、锰、镍、钼、钨、钛等。
○1把炉温升到800℃左右，断开电源打开炉盖，放入装好工件的工装，关闭炉盖升温到930℃左右。
在升温过程中，打开风扇及煤油阀门，以每分钟160滴的速度滴入炉内，进行排气，同时打开试样孔和排气管并点燃排气火焰。
排气时间一般为60~80分钟（保证温度到渗碳温度还要排气30分钟左右）；○2当火焰为鸡蛋黄颜色时开始强渗了，此时要加大煤油的滴量，按每分钟180~200滴。
在强渗时就可用放入试棒（含碳量少的材料，尺寸Ф8×100mm），关闭试样孔，炉压保持在6~10格——渗层深炉压取高值。
渗碳速度一般按0.15~0.2mm/h来计算，如要渗层深度为0.8~1.2mm，则强渗时间为6小时，提前在强渗设定时间结束前半小时，取出试棒，观察渗层深度（试棒渗层深度一般为工件的一半，这边渗层深度靠操作工的肉眼加经验判断），深度够在强渗结束就可以开始扩散，否则增加强渗时间；○3扩散期温度不变，减少煤油滴量，按每分钟100滴，一般扩散时间为60~90分钟，作用是均匀工件表层的碳溶度；○4扩散期结束开始降温，此时断开加热器，降温到810℃左右，并在此温度保温10~20分钟。
降温期减少煤油滴量，按每分钟60滴。
保温结束时断开加热器，关闭风扇，打开炉盖，用行车吊起工装，垂直进入温度为50~70℃的油中冷却，冷却时上下左右轻轻摇动工装，一般冷却时间为10~20分钟左右，吊起工装时也要注意工件出油的温度。
○5冷却好的工件要在半个小时之内（防止工件开裂）进行低温回火，温度一般在160~190℃（由硬度要求而定），保温时间2小时左右出炉空冷。
在渗碳过程中要随时注意火焰形状，正常的火焰是：火焰呈金黄色，无力不熄灭（断续熄灭，说明水气高了），火苗无黑焰和火星，火苗长100~150mm；若火苗出现火星，说明炉内炭黑过度；火苗过长、尖端外缘呈亮白色，说明渗碳剂供量过多；火苗短、外缘呈浅蓝色并有透明，说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。
渗碳工艺
渗碳工艺渗碳是将零件放在渗碳剂（渗碳介质）中，加热到中相奥氏体温度，经保温使碳原子渗人零件表面层的过程。
其目的是使零件表面层含碳量增加。
渗碳层的含碳量最好在C= 0．85％一1．05％范围内，其深度一般为0．5一Zmm。
经淬火和低温四大处理后，使表面层具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来高的塑性和韧性。
为达到上述目的，渗碳零件必须是低碳钢和低合金钢。
根据所用渗碳剂不同，渗碳方法分为固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳三种。
其中气体渗碳法生产率高，渗碳质且易控制，且易实现机器化和自动化。
它是目前应用最广的一种方＄。
气体渗碳法是将工件放人密封的加热炉（如井式气体渗碳炉）中，通人渗碳剂，加热到900—950℃，使零件在高温的渗碳气氛中进行渗碳的一种方法。
常用的气体渗碳剂有煤油、丙酮、天然气等化合物，而最常用的是煤油和丙酮。
零件渗碳后必须进行热处理，才能有效地发挥渗碳层的作用。
常用的热处理有下面三种。
（1）直接淬火法：零件渗碳后，出炉经预冷，再淬火和低温回火的热处理工艺。
这种方法，只用于要求具有高的表面硬度，而其它性能不作要求的零件。
（2）一次淬火法：零件渗碳后出炉空冷．再重新加热到淬火温度，进行淬火和低温回火的热处理工艺。
这种方法，用于对表面和心部的组织和机械性能，均有要求的零件。
（3）二次淬火法；它的方法是：第一次淬火（或正火）是把零件渗碳后重新加热到A以上（850～900℃）进行油冷，其目的是使心部组织细化和消除表面层的网状渗联体。
然后再将零件加热到共析钢和过共析钢正常的淬火温度（A ；以上）进行第二次淬火，其目的是为了使表面层硬化。
最后，再进行低温回火，以降低淬火内应力。
此法工艺较复杂，主要用于表面层硬度、耐磨性和疲劳强度，以及心部的韧性和塑性等要求较高的重载零件。
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。
渗碳工工件的工艺流程
渗碳工工件的工艺流程渗碳是一种热处理方法，用于提高钢件表面的硬度和耐磨性。
渗碳工艺流程包括准备工作、预处理、渗碳、淬火和回火等步骤。
准备工作：首先，需要根据工件的类型和要求选择适当的渗碳材料。
渗碳材料可以是固体、液体或气体，如固体渗碳材料可以是碳化钠，液体渗碳材料可以是硝酸盐溶液，气体渗碳材料可以是一氧化碳气氛。
同时，还需要准备好渗碳设备和工具，如渗碳炉、渗碳箱、渗碳盖等。
预处理：在开始渗碳前，需要对工件进行预处理。
这包括清洗和去除表面油脂、锈蚀和其他杂质。
常见的方法有酸洗、砂轮打磨和喷砂。
处理完成后，将工件放入预热炉中进行加热至适当温度。
渗碳：渗碳是将碳元素通过固体、液体或气体渗入钢件表面的过程。
渗碳温度通常在800-950摄氏度之间，时间从几小时到几十小时不等。
渗碳过程中，需要控制渗碳介质的成分和温度，以确保渗碳层的均匀和预设的渗碳深度。
过程中还需要控制渗碳介质的流量和气氛，以确保渗碳层的质量。
淬火：渗碳后的工件表面具有高碳含量，但内部仍然是低碳含量。
为了均匀分布碳元素，提高整体硬度，需要对工件进行淬火处理。
淬火是将工件迅速冷却至室温或低于室温的过程。
淬火方法有水淬、油淬和气体淬三种。
选择合适的淬火介质取决于材料的类型和硬度要求。
回火：淬火后的工件表面硬度很高，但脆性也会增加。
为了提高工件的韧性和降低脆性，需要对工件进行回火处理。
回火是在高温下（通常在150-600摄氏度之间），将工件加热一段时间，然后冷却至室温的过程。
回火过程中，需要控制回火温度和时间，以达到要求的硬度和韧性。
以上就是渗碳工艺流程的介绍。
其中，渗碳、淬火和回火是主要的步骤，通过控制温度、时间和介质成分等参数，可以使工件表面形成均匀的硬化层，并提高整体硬度和耐磨性。
渗碳工艺在机械制造、汽车零部件和航空航天等领域有广泛的应用。
渗碳工艺技术
渗碳工艺技术渗碳工艺技术是一种通过将碳元素渗入金属表面来提高其硬度和耐磨性的工艺技术。
该技术广泛应用于工业生产中的各个领域，如汽车制造、机械制造、航空航天等。
渗碳工艺技术的原理是通过在高温下将含有高碳成分的化合物浸渍到金属表面，使其在金属内部扩散，从而形成一层具有高碳浓度的表面层。
这种表面层具有非常高的硬度，可以防止金属件在使用过程中的磨损和破碎。
同时，渗碳还可以提高金属的耐热性和耐腐蚀性能。
渗碳工艺技术可以用于处理各种材料，如铁、钢、铝等。
渗碳工艺技术主要有两种方法：气体渗碳和液体渗碳。
气体渗碳是将已经制备好的渗碳剂放入密闭的渗碳炉中，然后在高温条件下使其气化，使渗碳剂的气体进入金属表面，达到渗碳的目的。
液体渗碳是将含有高碳成分的液体溶液涂在金属表面上，然后将其加热至高温，使其渗入金属内部。
渗碳工艺技术的优点是可以提高金属材料的硬度和耐磨性，同时不改变金属的基本性质。
这使得渗碳工艺技术成为一种经济实用的工艺技术，被广泛应用于各个行业。
例如，在汽车制造中，引擎的活塞、曲轴、凸轮轴等都需要经过渗碳处理，以提高其耐磨性和使用寿命。
在机械制造领域，各种齿轮、轴承等金属零件也需要进行渗碳处理，以提高其使用寿命。
然而，渗碳工艺技术也存在一些限制。
首先，渗碳工艺只能处理表面层，不能对整个金属材料进行处理。
其次，渗碳剂的选择非常重要，不同的渗碳剂对金属材料的影响也不同。
另外，渗碳工艺需要在高温下进行，对设备和工艺条件有一定的要求。
总之，渗碳工艺技术是一种可以提高金属材料硬度和耐磨性的重要工艺技术。
随着工业技术的不断发展，渗碳工艺技术也在不断改进和完善，为各个领域的金属制品提供了更好的性能。
同时，对于渗碳工艺技术的研究和应用，还有很大的发展空间，可以进一步提高金属材料的性能和使用寿命。
简述气体的渗碳工艺
简述气体的渗碳工艺气体的渗碳工艺是一种将含有碳化物气体（如甲烷、乙烯等）引入金属材料表面，以增加表面碳含量和提高材料硬度的技术。
渗碳工艺广泛应用于机械工程、汽车工业、航空航天等领域，以提高材料的耐磨性、抗蚀性和疲劳寿命。
下面将详细介绍渗碳工艺的原理、过程和应用。
一、渗碳工艺的原理渗碳工艺的原理是通过表面碳渗透到金属材料的过程中，碳原子与材料中的铁原子形成固溶体，从而提高材料的硬度。
碳渗透的主要过程有扩散、吸附、脱碳和析出等。
渗碳过程主要分为四个阶段：表面吸附、离子扩散、脱碳和共稳定固溶体。
1. 表面吸附：气体中的碳化物通过吸附在金属表面，形成碳化膜。
碳化膜的形成是渗碳工艺的第一步，对后续的碳渗透起到了重要的作用。
2. 离子扩散：渗碳过程中，表面的碳化膜中的碳原子开始沿着金属晶界和缺陷扩散，向材料内部渗透。
离子扩散是渗碳过程的关键步骤，它决定了碳原子的扩散速率和扩散深度。
3. 脱碳：脱碳是指在碳渗透过程中，金属材料表面因为碳原子的扩散而变薄。
脱碳会导致表面硬度下降和碳含量变化，因此需要控制脱碳的程度。
4. 共稳定固溶体：当碳原子扩散到一定的深度后，就会与金属原子发生反应形成共稳定的固溶体。
共稳定固溶体的形成，使得材料的硬度得到提高，从而改善了材料的性能。
二、渗碳工艺的过程渗碳工艺的过程主要包括前处理、渗碳和后处理三个步骤。
1. 前处理：前处理主要是为了去除材料表面的氧化层和污染物，并提高材料的渗碳效果。
常见的前处理方法包括酸洗、脱脂和去氧化等。
2. 渗碳：渗碳是将含有碳化物气体的气氛引入渗碳炉中，使其与金属材料表面发生反应。
渗碳炉的温度通常在820~950之间，渗碳时间根据材料和要求而定，一般为几小时至几十小时。
渗碳炉内的气氛主要有氮气、甲烷和一氧化碳等。
3. 后处理：渗碳后，需要对材料进行处理，以去除气氛中的残余碳化物和碳化膜。
常见的后处理方法包括氢气热处理和酸洗等。
三、渗碳工艺的应用渗碳工艺广泛应用于机械工程、汽车工业、航空航天等领域，以提高材料的硬度、耐磨性和抗蚀性。
热处理零件渗碳工艺
热处理零件渗碳工艺
热处理零件渗碳工艺，也称为渗碳热处理，是一种提高金属零件表面硬度和耐磨性的方法。
下面是一般的渗碳工艺流程：1. 准备工件：
- 选择适合的材料，通常为低碳钢或中碳钢。
- 切割、清洗和去除表面氧化物等处理，确保工件表面光洁干净。
2. 预处理：
- 对工件进行预加热处理，以去除内部应力和水分，一般在500~800摄氏度进行均匀加热。
- 对工件进行表面清洁和脱脂，以保证渗碳过程的有效进行。
3. 渗碳处理：
- 将准备好的工件放置在含有渗碳介质的密闭容器中，渗碳介质通常为固体、液体或气体，常用的渗碳介质有气体：一氧化碳（CO）、液体：氰化钠（NaCN）溶液、固体：繁缕石（酸性）等。
- 控制温度和时间，通常温度在800~950摄氏度之间，并保持一定的时间，以使碳元素渗透到工件的表面层中。
- 渗碳时间和温度根据工件材料和要求的硬度深度来确定，通常为几小时至数十小时。
4. 冷却和清洁：
- 在渗碳结束后，将工件从渗碳介质中取出，并进行冷却，可
以采用水冷或者油冷等方式。
- 清洁工件表面的渗碳残留物，以及附着在外表面的污垢。
5. 后处理：
- 经过渗碳处理后的工件，可以进行热处理工艺中的其他步骤，如淬火、回火等，以进一步调整工件的组织结构和性能。
需要注意的是，渗碳工艺中温度、时间和渗碳介质的选择需要根据具体的工件要求和材料特性进行确定。
此外，操作过程中需注意安全，防止渗碳介质产生有害气体对人身和环境造成危害。
因此，渗碳工艺通常在专门的热处理设备或炉中进行，且需严格遵守相关的操作规范和安全标准。
渗碳体分类
渗碳体分类
渗碳体是一种铁碳合金中的化合物，其化学成分主要是Fe3C，属于复杂晶格结构的间隙化合物。
根据不同的分类方式，渗碳体有以下分类：
按照生成的温度和时间，渗碳体可以分为一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体。
一次渗碳体是在平衡凝固时从液相中直接结晶出来的，形态是规则的粗大板条状。
二次渗碳体是在1148℃冷却到727℃过程中，从γ相中脱溶析出的，形态是沿着奥氏体晶界分布，量多时为连续网状，量少时是不连续网状。
三次渗碳体是在727℃以下，从α相晶界处脱溶析出的，一般分布于铁素体的晶界处，形态是短棒状。
按照生成的机理，渗碳体可以分为共晶渗碳体和共析渗碳体。
共晶渗碳体是在1148℃发生共晶反应时形成的，是莱氏体的连续基体。
共析渗碳体是在727℃发生共析反应时生成的，形貌为层片状。
渗碳的基本知识介绍
渗碳的基本知识介绍渗碳：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。
简介概述渗碳（carburizing/carburization）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。
分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。
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%)。
热处理渗碳工艺
热处理渗碳工艺
热处理渗碳工艺是一种常见的金属加工工艺，它通过在钢铁中渗入适量的碳原子来改变金属的特性。
这种工艺具有高效的特点和易于操作的优势，在钢铁加工领域中广泛使用，主要是为了改善金属力学性能。
热处理渗碳工艺一般分为室温渗碳和高温渗碳，其中室温渗碳又分为软渗碳和硬渗碳。
室温渗碳施工简单，用于改善表面硬度，适用于中碳钢和高碳钢。
室温渗碳工艺主要有碳电沉积法和渗碳装置法，渗碳时间短，一般在20分钟至1小时内可以完成。
而高温渗碳则有浸渗碳和晕渗碳。
在高温渗碳过程中，钢温度通常被控制在800~850℃，渗碳时间一般在1小时以上，以达到需要的深度和硬度。
热处理渗碳工艺不仅能使钢的硬度及耐磨性和抗拉性能得到提升，而且还能改善各种抗腐蚀和耐热性能。
比如在热处理渗碳后，金属表面可以形成新的外观，使钢具有更好的耐腐蚀性和抗拉性能；而在高温热处理渗碳中，钢在经受不断加热和缓冷过程中，钢的抗热、抗磨性等性能均能得到改善。
总之，热处理渗碳工艺是一种高效、易于操作的金属加工工艺，它可以有效改善钢铁的力学性能，使其具有更高的硬度和抗拉性能，以及更好的耐热性和耐腐蚀性。
渗碳补渗工艺的确定及措施
渗碳补渗工艺的确定及措施渗碳件表面脱碳或渗碳深度未达到工艺要求，是渗碳件常见缺陷。
为满足技术要求，必须施行正确的补渗工艺方法，进行补救。
众所周知，补渗件表层已有较高的碳浓度，故与正常渗碳件的低碳表层状态有明显差异。
渗碳特性也必然不同，如不考虑其特点，将难以获得预期的效果，甚至造成废品。
（1）表面脱碳的补渗工艺及措施常规渗碳件表层大多数出现脱碳现象，因此，一般标准均规定：渗碳件表层只允许一定的脱碳深度（小于0.05mm），当脱碳深度超出规定时，必须进行补渗使其恢复到要求的碳浓度（＞0.80%）。
渗碳脱碳件最表层的碳浓度有明显下降，使渗层的正常碳浓度分布发生变化，最就碳浓度由表层移至次表层。
补渗件的表面碳浓度由C1提高到C S，使表层至次表层之间补充足够的碳后，才能满足渗碳质量要求。
在制定补渗工艺，选择其参数时，应充分考虑渗层碳浓度分布及其变化的这一特点。
理论分析及试验均证明，渗碳是一个不平衡过程，随着渗碳时间的延长，表面碳浓度按一定规律增加，最后达到与炉气碳势平衡的浓度，形成一定的碳浓度分布，对脱碳件，补渗前表面的碳浓度分布不同于正常渗碳件和非脱碳补渗的情况，其特征在于最表层为低或中碳浓度，而次表层为高碳浓度。
补渗时，脱碳层所需增加的碳来自高碳势炉气和次表面的高碳区域，相当于双面渗碳，其补碳速度成倍增加。
在补渗表面增碳的同时，其次表面碳浓度下降，浓度梯度降低，减弱了碳向内部扩散的能力。
因此，补渗时，渗层浓度增加并不明显。
只要炉气有足够的活性碳提供，脱碳表层被补足碳的时间并不长。
但应注意，工件入炉补渗并非立即进入渗碳过程，而要经历一段时间（一般为1.5～3h不等）排气，方能达到补渗要求的碳势。
在排气期，补渗件不但无碳渗入，而且还要脱碳，使原脱碳层加深，在制定补渗时间时，应考虑该情况。
①补渗温度渗碳是碳在γ—Fe中的扩散现象，温度越高，碳在钢中的扩散速度越快，在表面吸收同样碳量的条件下，表面碳浓度增长变慢，而渗层深度增加变快。
渗碳工艺之工件渗碳后的热处理工艺
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
渗碳工艺之工件渗碳后的热处理工艺
一、渗碳后直接淬火工艺
渗碳后直接淬火只能用于要求具有高的表面硬度而其它机械机能无关紧
要时采用。
对于一些重要零件(汽车变速箱中的齿轮)但必需采取如下措施：
1.采用本质细晶粒钢(如18CrMnTi,18CrMnMo 等)。
2.应用气体渗碳时间较短，减少晶粒长大的可能性。
3.淬火时先加预冷。
即使工件从渗碳温度掏出，预冷至780～800℃后，
再进行淬火。
减少内应力，相应地进步了强度。
4.应用冷处理能使残余奥氏体转变，使硬度上升。
在所有情况下，零件必需在160～180℃进行低温回火，以消除内应力。
表面硬度达到HRC58～62，中央硬度通常在HRC25～35 之间。
二、渗碳后加热淬火工艺
假如工件的组织和机械机能要求较高是，应在渗碳后现在空气中冷却，
然后再加热至850～900 ℃(淬火温度应随材料来定)淬火。
通常来说，这种淬火温度超过了表面与中央的临界温度，因此，在淬火加热时，发生了重结晶细化。
但其高碳的表面渗碳层超过了Acm 温度，淬火后，残余奥氏体量较多，硬度有所下降。
可是，原有的网状渗碳体或大块渗碳体却因加热至这一温度而消失。
三、渗碳后双重热处理
渗碳后进行双重热处理是为了知足零件极高的机能要求而采用的。
它的
方法为：第一次淬火是在渗碳后再加热至850～900 ℃进行的，其目的是使心部。
热处理工艺渗碳工艺规范的选择
渗碳的目的是在工件表面获得一定的表面碳浓度、一定的碳浓度梯度及一定的渗层深度。
选择渗碳工艺规范的原则是如何以最快的速度，最经济的效果获得合乎要求的渗碳层。
可控气氛渗碳层的工艺参数包括渗剂类型及单位时间消耗量、渗碳温度、渗碳时间。
下面我们就来具体介绍一下渗碳工艺规范。
1、渗剂消耗量关于滴注式渗剂耗量的影响因素，在滴注式可控气氛渗碳时，首先把滴注剂总流量调整至使炉气达到所需碳势，然后再渗碳过程中根据炉气碳势的测定结果稍加调整稀释剂与渗碳剂的相对含量。
对每一种炉子和一定的渗剂，都有相应的滴注剂流量与碳浓度的关系曲线，在具体生产时再根据装入炉内工件渗碳总表面积进行修正。
吸入式可控气氛渗碳时，吸热式气体作为载体，而用改变富化气的流量来调整炉内碳势。
一般载体气体以充满整个炉腔容积，并使炉内气压较大气压高10mm水柱，使炉内废气能顺利排出，即认为满足要求。
2、温度和时间这里考虑原则与普通渗碳相同。
但是在可控气氛渗碳时，由于气氛碳势被控制在一定值，因而渗碳温度和时间对渗层的影响，完全反应在渗层深度及碳浓度的沿层深分布曲线上。
温度越高，时间越长，渗层越深，碳浓度沿层深的分布越平缓，其影响关系如前所述。
3、最佳工艺规范的获得由于可控气氛渗碳表面碳浓度可控，因而可以通过在渗碳过程中调整碳势，合理选择加热温度和时间，从而达到过程时间短，渗层层深及碳浓度分布曲线合乎要求的最佳工艺。
例如，为了缩短渗碳过程时间，在设备及所用材料的奥氏体晶粒长大倾向性允许的条件下，可以适当提高渗碳温度。
除此之外，由于炉内碳势可控，可在渗碳初期把炉气碳势调的较高，以提高工件表面的碳浓度，从而使扩散层内浓度梯度增大，加速渗碳过程。
而在渗碳后期，降低炉气碳势，使工件表面碳浓度达到要求的碳浓度。
渗碳工艺的几种常见方法
渗碳工艺的几种常见方法1、一次加热淬火低温回火,渗碳温度820〜850°C或780〜810°C特点：对心部强度要求高者，采用820-850°C淬火，心部组织为低碳马氏体；表面要求硕度高者，采用780〜810°C加热淬火可以细化晶粒适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件。
气体、液体渗碳后的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件2、渗碳、高温回火，一次加热淬火、低温回火，渗碳温度840-860°C特点：高温回火使马氏体和残留奥氏体分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于工削加工及淬火后渗层残留奥氏体减少适用范围：主要用I* CR-NI合金钢渗碳工件3、二次淬火低温回火特点：第一次淬火（或正火），可以消除渗层网状碳化物及细化心部组织。
第二次淬火主要改善渗层组织，但对心部性能要求较高时应在心部AC3以上淬火适用范围：主要用丁•对力学性能要求很高的重要渗碳工件，特别是对粗晶粒钢。
但在渗碳后需进行两次髙温加热，使工件变形及氧化脫碳增加，热处理过程较复朵4、二次淬火冷处理低温回火特点：高于AC1或AC3 （心部）的温度淬火，高合金钢表层残留奥氏体较多，经冷处理（一70〜80“0促使奥氏体转变，从而提高表面硬度和耐磨性适用范围：主要用于渗碳后不需耍机械加工的高合金钢工件5、直接淬火低温回火特点：不能细化钢的晶粒。
工件淬火畸变较大，合金钢渗碳件表面残留奥氏体量较多，表面硬度较低适用范围：操作简单，成本低廉。
井式炉用來处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适漫其修远兮.萍将匕下而求索・门度文库用于气体渗碳和液体渗碳工艺6、预冷直接淬火低温回火，淬火温度800-850°C特点：可以减少工件淬火畸变，渗碳层中残留奥氏体量也可稍有降低，表面硕度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均较小。
广泛用于细晶粒钢制造的各种工件。
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渗碳工艺的分类与选择
1、直接淬火低温回火
组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。
工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低.
适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。
2、预冷直接淬火、低温回火淬火温度800-850℃
组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。
适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。
3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃
组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。
适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
4、渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火，淬火温度840-860℃
组织及性能特点：高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。
适用范围：主要用于Cr-Ni合金渗碳工件
5、二次淬火低温回火
组织及性能特点：第一次淬火（或正火），可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织（850-870℃），第二次淬火主要改善渗层组织，对心部性能要求不高时可在材料的Ac1-Ac3之间淬火，对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。
适用范围：主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件，特别是对粗晶粒钢。
但在渗碳后需经过两次高温加热，使工件变形和氧化脱碳增加，热处理过程较复杂。
6、二次淬火冷处理低温回火
组织及性能特点：高于Ac1或Ac3（心部）的温度淬火，高合金表层残余A较多，经冷处理
（-70℃/-80℃）促使A转变从而提高表面硬度和耐磨性。
适用范围：主要用于渗碳后不进行机械加工的高合金钢工件。
7、渗碳后感应加热淬火低温回火
组织及性能特点：可以细化渗层及靠近渗层处的组织。
淬火变形小，不允许硬化的部位不需预先防渗。
适用范围：各种齿轮和轴类。
8、钢的渗碳工艺参数
钢的渗碳工艺参数主要有以下三项：
1.渗碳介质的化学成分：渗碳介质可分为气体、液体、固体等三大类。
2.渗碳温度：常用温度为900～950℃。
温度愈高，扩散速度愈快，渗层愈深，但温度过高会造成奥
氏体晶粒长大，降低零件的力学性能；增加工件的形状变形，降低设备的使用寿命。
3.渗碳时间：常用的渗碳时间近似计算多采用Harris公式
式中：深度单位mm；
t——时间(h);
T——温度(K) 。
对于几个常用的渗碳温度的计算公式可简化为：
925℃，
900℃，
870℃，。