渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施
经验分享：差速器齿轮渗碳淬火缺陷原因分析及对策
差速器齿轮渗碳淬火的质量缺陷大致可分为：外观缺陷（氧化、锈蚀），硬度、有效硬化层不合格（硬度高、硬度低、硬度不均匀，有效硬化层深、有效硬化层浅），金相组织缺陷（马氏体、碳化物、心部组织级别超标、表层非马超标），热处理变形（缩孔、锥度、圆度及畸变），下面就齿轮渗碳淬火生产中常见的质量缺陷，进行影响因素分析及补救对策实施阐述。
一、外观缺陷（1）表面氧化产生原因可能是热处理炉密封差而导致漏气，另外还有可能是渗碳介质纯度不够（含有水分）。
防范措施即为检查炉子密封性和提高渗碳介质纯度。
（2）表面锈蚀、污物、金属瘤产生原因可能是进炉前零件没有彻底清洗干净，热处理前机加工时切削液不合格，没有清洗干净。
零件表面沾有碎切屑，热处理加热过程中熔化粘结于零件表面。
防范措施即为采用弱碱性清洗液对进炉前零件进行认真彻底清洗，确保进炉前零件的清洁度。
二、有效硬化层深度、表面硬度、心部硬度缺陷（1）有效硬化层深度又叫淬硬层深度，一般用显微硬度计检测，从表面一直测至界限硬度处的直线距离；而渗碳层深是指渗碳层的深度，一般用金相法来检测，合金渗碳钢从表面测至过渡区。
因零件的渗碳层深仅指对合金钢渗入碳的深度，是齿轮热处理生产中的一个过程指标，不能很好地反映齿轮的热处理最终结果，故正规的技术文件，大多以有效硬化层深度作为零件热处理后的检测、考核指标。
有效硬化层深度缺陷又分以下两种情况：第一种是有效硬化层深度浅，产生的原因可能是：原材料的淬透性差、端淬值低；淬火冷却介质的冷却能力差；渗碳保温时间短、强渗及扩散期的碳浓度低，导致渗碳层深度不够；渗碳炉的有效加热区的温度分布不均匀，导致不同区域零件渗碳层深度不够。
相应防范措施为：调换淬透性好、端淬值高的原材料；调换冷却能力好的淬火冷却介质或加大淬火冷却介质容量，增加搅拌功能；延长渗碳保温时间，提高强渗及扩散期的碳浓度，使渗碳层深度合格；检测渗碳炉有效加热区的温度均匀性，使各零件的渗碳层深度稳定、统一，达到技术要求。
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。
渗碳零件的质量检验及缺陷预防
渗碳零件的质量检验及缺陷预防渗碳化学热处理工艺是通过改变零件表面化学成分及显微组织，使得零件表面具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳强度，心部应具有良好的综合力学性能。
文章结合渗碳零件宏观质量检验及微观质量检验的基本内容，论述了渗碳零件的热处理缺陷产生的原因及不同缺陷的解决措施。
标签：渗碳零件；质量检验；解决措施1 概述在现代工业中，齿轮、凸轮及其他磨损件承受了一定的摩擦力、交变弯曲应力、接触疲劳应力、一定的冲击力。
失效形式有过量磨损，表面剥落、断裂等。
所以要求表面具有高硬度、高的接触疲劳抗力和良好的耐磨性，而心部有一定的塑韧性[1]。
通过改变这些零件表面化学成分及显微组织的渗碳、渗氮、渗硼等化学热处理工艺，使得零件表面具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳，心部应具有良好的综合力学性能[2]。
渗碳钢碳含量为0.12%～0.25%（质量），锰、铬、镍的作用是提高渗碳钢的淬透性，淬火时心部能获得大量的板条马氏体组织。
钛、钒、钨、钼等能细化晶粒。
锰、铬、镍等元素还能改善渗碳层性能。
渗碳层性能有表层含碳量、表层浓度梯度和渗碳层深度。
表层含碳量0.80%～1.05%（质量分数），碳的浓度梯度宜平缓过渡，以免性能变化太大，增大内应力。
铬、锰、钼有利于渗碳层增厚，而钛、钒减小渗碳层厚度。
镍、硅等元素不利于渗碳层增厚，一般渗碳钢中不用硅合金化。
钢中碳化物形成元素含量过高，在渗碳层中产生块状碳化物，造成表面脆性，所以碳化物和非碳化物形成元素含量要适当。
渗碳零件由于表面化学成分及显微组织都发生变化，加之要进行淬火及回火热处理工艺，所以常产生热处理缺陷，降低零件的弯曲强度、疲劳强度及耐磨性能。
因此，加强渗碳零件的质量检验及缺陷预防，对于提高力学性能、延长产品寿命、节约材料、促进可持续发展具有实际意义[3]。
2 渗碳零件的质量检验内容2.1 渗碳零件的外观及硬度检验渗碳零件的外观检验属于宏观检验方法，主要有渗碳零件表面的无氧化检验、锈蚀检验、剥落检验、机械碰伤检验、表面裂纹检验等。
浅谈渗碳热处理的控制与缺陷分析
浅谈渗碳热处理的控制与缺陷分析通常机械工件在完成机加工之后需要进行渗碳处理，来提高表面硬度、耐磨性能以及解除疲劳强度的等。
但是在实际的渗碳热处理过程中，常常会出现各种缺陷导致的最终的产品不能使用或者寿命降低。
本文主要针对渗碳热处理的控制以及缺陷进行了分析，对实际的渗碳热处理具有一定的指导意义。
材料为钢的机械零件为了得到较高的表面质量，一般都需要进行渗碳热处理，来提高零件表面的强度、硬度、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
渗碳处理是将刚件放入到渗碳的介质中加热并保温一段时间，使碳原子能够渗入到刚件的表面，使的刚件表面的碳浓度增加。
渗碳属于金属表面处理的一种，对于低碳钢和低合金钢的应用较多；通过将活性渗碳介质和工件加热至900-1000℃的单相奥氏体，保温一定时间之后，碳原子进入到刚件的表层，但是钢件心部仍然保持原样。
1.渗碳热处理工艺1.1.渗碳热处理渗碳之后的钢件其表面的化学成分接近于高碳钢。
通常，钢件在渗碳之后要经过淬火处理，来达到高的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，并实现钢件心部具有低碳钢淬火后的强韧性，使得钢件既具有非常好的表面质量优能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛的应用于航空航天、船舶海洋、汽车工业等行业。
1.2.渗碳热处理渗碳热处理按使用的渗碳剂可分为如下三大类：固体渗碳法：以木炭为主剂的渗碳法；体渗碳法：以氰化钠（NaCN）为主剂之渗碳法；气体渗碳法：以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂的渗碳法。
1.2.1.固体渗碳法先将处理工件去锈，以适当的间隔（20～25㎜以上）排列于渗碳箱中，周围填围渗碳剂，加盖以粘土封密装入电气炉。
加热保持一定时间。
在炉中经过所定后，在炉内慢慢冷却或者由炉中拖出空冷，后进行热处理。
渗碳钢的表面为高碳钢，心部为低碳钢，有必要施行适用各部份的硬化处理，一般进行一次淬火将心部组织微细化，其次进行二次淬火将渗碳层硬化，最后进行回火使硬化层的组织安定化。
但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理，镍铬钢、镍铬钼钢等的结晶粒粗大化少，未必要一次淬火，渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的，亦无此必要；一次淬火的淬火温度高，变形大，容易脆裂，要尽量避免；渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。
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。
8、芯部硬度偏高：1.降低淬火温度，但是降低淬火温度后注意可能有铁素体析出。
2.使用冷速慢的油,但有可能表面硬度不均,硬化层不均.3.降低油搅拌的速度,在油冷速慢的油温使用.淬火油甚至不搅拌.4.加大有效尺寸,比如把孔中加实心工装,增大热容量,降低冷速.5. 检测原材料的化学成分，是否有超标。
原始含碳两越高，心部硬度越高。
对于薄壁件,心部硬度降不下来,厚大的件,心部硬度提不上来.因此针对某种产品选择原材料的含碳量是最重要的.热处理只能在很小的范围内调节.。
渗碳热处理缺陷分析
第 卷第期 年月
哈尔 滨轴 承
渗碳热处理缺 陷分析
张润慧 ,张延成 ,宋立波
哈尔滨轴承集团公 司 热处理分厂 ,黑龙江 哈尔滨 巧
摘 要 详细分析渗碳热处理过程 中的各种缺陷 ,指 出产生缺陷的原 因 ,提 出了预防措施 ,在生产过程 中取得 良好 效果 。
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渗碳 件淬火 后表 面硬度低
渗碳件淬火后 , 要求工件表面硬度必须达到
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。
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。
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。
渗碳淬火常见缺陷及对策
渗碳淬火常见缺陷及对策渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因：表面碳浓度过高1．滴注式渗碳，滴量过大2．控制气氛渗碳，富化气太多3．液体渗碳，盐浴氰根含量过高4．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）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
渗碳钢齿轮热处理变形及预防
渗碳钢齿轮热处理变形及预防陈 振摘要 根据对影响中、小模数渗碳钢齿轮热处理变形因素的分析及生产实践,提出预防齿轮热处理变形的方法。
关键词:齿轮 热处理 变形 控制中图分类号:T G157 文献标识码:B 文章编号:1671 3133(2003)05 0059 02本文以汽车、摩托车行业常见的中、小模数渗碳钢齿轮(模数1.5~ 2.75,齿数12~40)的热处理变形及预防加以分析研究。
一、影响热处理变形的主要因素及其控制1.钢材淬透性汽车、摩托车行业齿轮用钢一般采用低碳合金钢,如20CrMo、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo等,这些材料淬透性好,热处理后可使齿轮有较好的强度和寿命,但过高的淬透性会使齿轮淬火时有较大的变形。
生产实践中,孔的收缩量可达0.08mm,齿向变化量可达0.02 mm。
中、小模数齿轮一般均能淬透,材料淬透性应控制在较小范围内,应根据产品结构和热处理生产条件通过试验确定其对淬透性的要求。
据文献[1]指出, 20CrM o钢中、小模数齿轮,钢材的淬透性能J9(距淬火端距离9mm)控制在H RC30~36范围内,能获得满意的热处理变形要求,国内生产厂家应尽量使用控制淬透性的H钢。
2.材料成分稳定性根据对国产材料成分统计分析,材料成分,特别是C和Cr的变动范围较大,从批量生产的结果来看,对热处理变形的稳定性有较大影响,应控制(缩小)原材料成分变化范围。
从德国Audi轿车变速器齿轮所用材料成分中可以发现,一是C、Cr等成份变化范围小,二是严格控制了Ni、M o、Si的含量(见表1)。
表1 Audi轿车齿轮材料材料C Si M n P S Cr Al Ni Mo4216F4220F4125F4128F0.14~0.190.17~0.220.23~0.280.25~0.300.120.120.120.121.00~1.401.00~1.150.60~0.800.60~0.80<0.035<0.035<0.035<0.0350.02~0.0350.02~0.0350.02~0.0350.02~0.0350.80~ 1.201.00~ 1.300.80~ 1.000.80~ 1.000.020~0.0550.020~0.0550.020~0.0550.020~0.0550.150.15 批量生产的某齿轮所用国产材料主要成分统计见表2。
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预防措施
(1)气体渗碳时，为了防止表层过度渗碳，在强 渗后期安排扩散阶段，合理安排强渗和扩散阶 段的时间对于控制渗层的深度有很大的关系。
(2)对已经产生表层过度渗碳的齿轮，应在低碳 势渗碳炉中进行扩散处理，或进行碳化物球化 退火处理（获得粒状珠光体组织，为淬火做好 组织准备）后再进行重新淬火。
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渗碳齿轮热处理常见缺陷
1、齿轮表层过渡渗碳 2、淬火后表面硬度偏低 3、齿轮心部硬度不足 4、齿轮硬化层偏浅 5、渗碳层深度不均匀
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1、齿轮表层过渡渗碳
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，少量的粒状碳化物可以改善齿 轮的耐磨和接触疲劳强度性能，若块状、网状碳化物 过多将使齿轮表层的脆性增大，易于脱落，使用时齿 轮塑性变形能力降低，耐冲击性减弱，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。
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5、渗碳层深度不均匀
正常情况下齿轮在渗碳的过程中， 由于几何形状和曲率半径的原因齿根比 其它部位要稍浅。几何因素造成渗碳层 不均难以避免。但是由于其它因素造成 渗层比正常情况更加不均匀，将造成齿 轮不同部位性能不连续，薄弱区域首先 破坏，继而整个齿轮损坏，严重影响齿 轮寿命。
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原因分析
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碳化物 400× 4%硝酸酒精溶液侵蚀
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原因分析
气体渗碳时，若渗碳炉内碳势过高，强渗时间过 长，表层过共析（珠光体＋二次渗碳体）程度就越大， 出现齿轮表层渗碳过度。特别对含有强碳化物形成元 素Mo、W等渗碳钢，碳元素的扩散速度较慢，齿轮渗碳 层表面碳浓度高，达到过共析成分的渗碳层，在冷却 过程中，从奥氏体晶界处析出渗碳体形成块状、网状 分布。
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残余奥氏体6级 400× 4%硝酸酒精溶液侵蚀
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预防措施
(1)对已造成齿轮表面含碳量低的齿轮采取 适当增碳处理。
(2)选择淬透性合适的材料和冷却能力适当 的冷却介质，淬火冷却。
(3)预先采取措施，减少淬火后的残余奥氏 体量。对含有过多残余奥氏体的渗碳齿 轮，进行一次650～670℃、3ｈ以上的高 温回火，使合金碳化物析出一部分，从 而降低重新加热淬火时的奥氏体稳定性， 促使奥氏体向马氏体转变。
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(4)齿轮渗碳冷却或重新加热淬火时应在保护气 氛下进行，对已经发生氧化现象的齿轮应除掉 氧化皮（不影响齿轮的热后加工尺寸），进行 表层渗碳后再进行淬火。
(5)齿轮表层硬度偏低若是回火温度过高所致， 应重新淬火，选择较低温度进行回火。
(6)操作者及相关人员要定期对设备进行巡检， 特别在生产节拍过程中，避免由于设备原因造 成工件淬火失败，没有得到马氏体组织。
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2、淬火后表面硬度偏低
渗碳齿轮表面硬度偏低,将会导致齿 轮耐磨性和抗疲劳性能降低，对齿面抗 摩擦、磨损性能都有不利影响。
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原因分析
(1)表面脱碳，金相检查有贫碳现象，锉刀锉试工件表面 发现有软层出现，是因渗碳扩散后淬火过程中保护气 氛不足所致。
(2)由于设备出现故障（如卡盘、开炉维修等），在高温 阶段发生氧化，表面的碳被氧化成气体烧损掉。
(2)控制扩散区和预冷淬火区的温度，保证 冷却速度可以满足淬火要求。
(3)选用冷却性能好的冷却介质淬火，使心 部获取低碳马氏体组织。
(4)选择适当的淬火温度和加热时间，使心 部获得均匀的奥氏体，以便淬火后获取 马氏体组织。
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4、齿轮硬化层偏浅
渗碳齿轮表层硬度深度不够，导致 表面硬化层抗剥落性能降低的同时，也 导致使用寿命降低。
(3)冷却速度不够，金相组织观察，不是低碳马 氏体组织，而是索氏体和马氏体的混合组织。
(4)心部存留大Байду номын сангаас未溶铁素体，由于加热温度偏 低或加热时间不足（还没有完全奥氏体化就进 行了淬火处理）造成。
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未溶铁素体 400×
4%硝酸酒精溶液侵蚀
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预防措施
(1)选用淬透性好、材质好的钢材作渗碳齿 轮材料。
(1)气体渗碳时，炉内温度不均匀，碳势不均， 炉内气氛循环不佳。
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预防措施
(1)合理选用淬透性适合的钢材作渗碳齿轮材料， 严格控制齿轮钢质量，入厂前必须对钢材化学 成分，组织等按质量标准进行验收检查。
(2)严格控制渗碳前齿轮表面质量、装炉量、炉 内温度、炉内碳势气氛、强渗和扩散时间、渗 碳后淬火温度、冷却介质及冷却介质的温度等。
(3)对出现渗碳不足的齿轮根据现层深编制合理 返修工艺进行补碳处理。
渗碳齿轮热处理常见缺陷及预 防措施
一汽哈尔滨变速箱厂 郭子玉
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渗碳齿轮在机械工程中有着广泛应用，变速器、 减速器、后桥等许多机械中都使用渗碳齿轮。实际 使用表明，齿轮的失效多数与渗碳齿轮在热处理过 程中存在许多缺陷有关，这些缺陷严重地影响齿轮 的寿命，甚至影响整个总成装置使用。因此探讨渗 碳齿轮热处理缺陷及其预防措施，对于提高机械使 用性能有着重要的指导意义。
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3、齿轮心部硬度不足
渗碳齿轮心部要求具有一定的硬度。 硬度偏低，齿轮材料的屈服点降低，易 产生心部塑性变形，使齿轮表面硬化层 抗剥落性能及齿根弯曲疲劳性能降低。
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原因分析
(1)齿轮材料淬透性差，齿轮材质差，钢材内部 带状组织严重。
(2)齿轮渗碳后，直接淬火前预冷温度过低，使 预冷温度和淬火温度温差小，冷却速度不足。
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原因分析
(1)渗碳过程中，渗碳时间太短，渗碳温度偏低， 渗碳层偏浅。
(2)炉内有效加热区温度分布不均匀。 (3)渗碳过程中强渗阶段及扩散阶段的碳势控制
不当。 (4)装炉前齿轮未清除油污及装炉量过多，所留
孔隙太小等因素。 (5)选择的齿轮钢材质及淬透性差，淬火介质冷
却性能不足，而造成正常渗碳淬火后硬化层偏 浅。
(3)冷却速度太低，在显微镜下观察，表层组织不是马氏 体组织，而是索氏体组织。金相观察时，针状马氏体 耐腐蚀明显，而索氏体较暗(易腐蚀)，显微硬度计检 测硬度差别大。
(4)齿轮渗碳温度、淬火温度偏高造成淬火后表面残余奥 氏体量过多。
(5)齿轮材料淬透性差及淬火冷却介质的冷却能力不足。 (6)淬火后回火温度过高，并没有得到回火马氏体组织。