钢的渗碳和碳氮共渗、淬火、回火工艺剖析
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。
碳氮共渗和渗碳
碳氮共渗和渗碳
碳氮共渗和渗碳是热处理中常见的两种工艺。
这两种工艺都是为
了在金属材料表面形成一层淬火硬化层，提高材料的硬度和耐磨性。
下面将介绍这两种工艺的基本原理和应用。
碳氮共渗是指同时在金属材料表面扩散一定浓度的碳和氮原子。
在热处理过程中，一定温度下将金属件浸入含有碳和氮的混合气体中，使得碳和氮原子渗入金属表面，与金属原子共同形成一层淬火硬化层。
这种工艺适用于低碳合金钢、工具钢等材料的淬火处理，可以提高材
料的硬度和耐磨性，延长材料的使用寿命。
渗碳是指在金属材料表面扩散一定浓度的碳原子。
在热处理过程中，将金属件浸入含有碳的气体中，使得碳原子渗入金属表面形成一
层淬火硬化层。
渗碳工艺适用于低碳合金钢、铬钼钢等材料的淬火处理。
与碳氮共渗相比，渗碳工艺更加经济实惠，但硬化层的厚度相对
较薄，且耐热性能较差。
在实际应用中，选择碳氮共渗或渗碳工艺需要考虑许多因素，例
如金属种类、加工要求、环境污染等。
因此，发展新型热处理工艺和
选择可持续发展的材料成为了热处理技术研究的重要方向。
总的来说，碳氮共渗和渗碳是热处理工艺中常用的两种硬化工艺，适用范围较广。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的工艺，
并注重环境保护，推动热处理技术的可持续发展。
碳氮共渗淬火回火
碳氮共渗淬火回火1. 应用范围本规定主旨为汽车钢制零件和铁基粉末冶金制件的碳氮共渗淬火并回火之热处理和质量要求；资料中的规定可供设计和质量检查参考选用。
2．术语含义碳氮共渗:它是指把零件在碳氮剂中加热，对表面渗入碳素和氮素并扩散的处理方法。
把碳氮盐浴作为共渗剂时，碳氮共渗是指低于850°C 的处理方法。
淬火:是指碳氮共渗之后，从相变点以上的适当温度开始急剧冷却而获得硬化的处理方法。
回火:是指碳氮共渗后，加热到相变点以下的适当温度再进行冷却处理的方法。
这样由于淬火产生的脆性就会减少，从而达到所要的硬度。
3．种类3.1 钢制件防止硬化处理的种类及标记见表1。
注1＜2＜３。
1可用Z 2或Z ３代替。
同样，可用Z ３代替Z 2。
2.因为Z ３在处理上较困难，希望避开。
需要指定Z ３时，需协同有关部门商量解决。
3.对于Z ３，如果需要除去镀层时，在用酸洗后必须要进行脱氢处理。
4.对于铁基粉末冶金零件，不适合进行表面硬化的防止。
4.标准做法渗碳渗氮淬火回火的零件的标准做法如下。
在指定标准之外的做法时，希望同相关部门协商后再决定。
4.1表面硬度表2为表面硬度的标准表2注：(1) 适用于表面硬化层深在0.2T 以下。
(2) 适用于要求表面硬化层深在0.3T 、0.4T 。
(3) 原则上适用于硬化层深要求在0.5T 以上或0.3T 以下。
4.2表面硬化层深 4.2.1 钢零件表3为表面硬化层深的标准。
当表面硬化度指定值≤HV 650时，使用全硬化层深。
1/4表3 单位：mm例如：0.5G，在磨削部分，磨削后的有效硬化层深为0.5mm。
2.希望使用不带括号的硬化层深标注值。
3.对于含碳量在0.2%以下的碳钢的渗碳渗氮淬火回火，有效硬化层深增加0.3～0.4mm后的数值可相当于全硬化层深。
4.对于同一零件，可同时指定磨削部和非磨削部的硬化层深。
在这种情况下，因为磨削部和内径部比外径部的硬化层要深，因而要与相关部门进行协商。
中碳钢碳氮共渗
中碳钢碳氮共渗中碳钢碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，用于提高中碳钢的硬度和耐磨性。
这种技术的原理是将碳和氮元素一起渗透到钢材表面，形成一层硬度较高的表面层。
下面将详细介绍中碳钢碳氮共渗的工艺和特点。
一、中碳钢碳氮共渗的工艺1. 清洗：首先需要将中碳钢表面的油污、锈蚀等杂质清除干净，以保证共渗效果。
2. 预处理：将中碳钢置于高温炉中，在氮气气氛下进行预处理，使其表面形成一层氮化物薄膜，以增加表面的反应性。
3. 共渗：将经过预处理的中碳钢放入含有适量碳和氮的混合物中，进行共渗处理。
共渗时间和温度根据不同的材料和要求而定。
4. 淬火：共渗后的中碳钢需要进行淬火处理，以使其表面硬度更高。
5. 清洗：最后需要对淬火后的中碳钢进行清洗，去除表面残留物，以达到更好的表面质量。
二、中碳钢碳氮共渗的特点1. 提高硬度：中碳钢碳氮共渗后，表面硬度明显提高，可以达到HRC60以上。
2. 提高耐磨性：由于共渗后表面硬度提高，因此耐磨性也得到了提高。
3. 提高抗腐蚀性：共渗后的中碳钢表面形成了一层致密的氮化物薄膜，可以起到一定的抗腐蚀作用。
4. 易于加工：共渗后的中碳钢表面硬度提高，但内部仍然保持原有的韧性和可加工性。
5. 成本低廉：与其他表面处理技术相比，中碳钢碳氮共渗成本较低。
三、中碳钢碳氮共渗的应用1. 模具制造：模具需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术广泛应用于模具制造领域。
2. 机械制造：机械零部件需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术也常用于机械制造领域。
3. 刀具制造：刀具需要具有较高的硬度和耐磨性，因此中碳钢碳氮共渗技术也广泛应用于刀具制造领域。
总之，中碳钢碳氮共渗是一种常用的表面处理技术，可以提高中碳钢的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，广泛应用于模具制造、机械制造和刀具制造等领域。
中国古代的钢铁渗碳和渗氮技术汇总
中国古代的钢铁渗碳和渗氮技术我国是最古老的文明古国之一,在金属热处理技术发展史上,我国古代先民做出过杰出的贡献,取得了许多伟大的成就。
在化学热处理方面,我国先民依靠自己的聪明才智,发展了多种工艺,包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
这些技术的发展,推动了我国古代金属材料的应用和对材料的表面改性,形成了具有特色的古代热处理技术。
本文在文献史料和考古成果综合分析的基础上,力图反映我国古代钢铁渗碳和渗氮技术状况,并提出一些分析见解,以求同行较全面准确地认识古代化学热处理的发展历程。
限于热处理考古属交叉领域,不当之处在所难免,望予以指正。
1钢铁渗碳技术1．1 固体渗碳固体渗碳是将工件埋入固体渗碳物质中进行处理的工艺,它是最古老的热处理技术之一。
从公元前18世纪一直到18世纪,固体渗碳都是西方钢铁增碳的主流手段。
因此在国外产生了多种不同的固体渗碳工艺,大体可分为灼烧法、焖熬法和层叠法。
其渗碳工艺水平相当高,甚至在17世纪以后还开发出固体渗碳专用的窑炉和箱式炉。
我国古代除了拥有传统的灼烧法固体渗碳方法以外,古文献中还描述了焖熬法固体渗碳方法。
1．1．1 灼烧法固体渗碳一般认为人工冶铁的发源地是两河流域北部、土耳其及其附近地区。
该地有很多的铁矿,而铜矿又较少。
在靠近土耳其的Cha nga r Ba zar镇出土的匕首柄,其年代可定为公元前2700年以前。
而根据报道,在Giz eh的大金字塔内遗存一块铁板,使人工冶炼金属铁板的年代提前到公元前2761年以前。
这些人工冶铁器件是将铁矿石还原后经锻接的产物。
人工冶铁的初级产品是海绵铁,它是由铁矿石在约1200℃的木炭火的温度下还原出来的,海绵铁是杂质含量很高的松散、柔软的金属块,其杂质主要有未还原的氧化铁、铁橄榄石、木炭粉等,为了用它制作器物,只有将其反复加热锻打、去渣、聚块、分散杂质后,才能获得可以造型的熟铁,这种熟铁通常被称为块炼铁。
海绵铁的加热往往是在灼热的木炭中进行,其时铁被埋在木炭之间,在铁的作用下,未完全燃烧的一氧化碳发生分解,分解的活性碳形成高的碳势,铁在碳势气氛中,自然而然地被渗碳。
很全面,渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺
很全面，渗碳+渗氮+碳氮共渗表面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摄氏度。
渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0.2-0.25毫米估算。
表面含碳量可达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摄氏度。
氮原子与钢的表面中的铝、铬、钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6毫米，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摄氏度。
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900-950C)，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。
渗碳淬火热处理工艺【详解】
渗碳淬火热处理工艺详解内容来源网络，由深圳机械展收集整理！1、钢的淬火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。
淬火可以显著提高钢的强度和硬度。
为了消除淬火钢的残余应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。
所以淬火和回火又是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火、回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
1.1 淬火的定义和目的把钢加热到奥氏体化温度，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，这种热处理操作称为淬火。
钢件淬火后获得马氏体或下贝氏体组织。
图4为渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺。
淬火的目的一般有：1.1.1 提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性。
例如高速工具钢通过淬火回火后，硬度可达63HRC，且具有良好的红硬性。
渗碳工件通过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。
1.1.2 结构钢通过淬火和高温回火（又称调质）之后获得良好综合力学性能。
例如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不仅提高了花键耐磨性，而且使汽车半轴承受扭转、弯曲和冲击载荷能力（尤其是疲劳强度和韧性）大为提高。
淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。
通常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求非常严格，否则容易产生开裂。
1.2 钢的淬透性2.2.1 淬透性的基本概念所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在一定条件下（顶端淬火法）淬火获得的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表明钢的淬透性愈好,例如45、40Cr 、42CrMo钢三种试样，按相同条件淬火后（油冷却），经检测45钢能被淬透的最大直径（称临界直径）φ10mm；40Cr钢能被淬透的最大直径φ22mm; 42CrMo钢能被淬透的最大直径φ40mm。
钢材热处理的四种工艺：淬火、回火、正火、退火，以及目的
钢材热处理的四种工艺：淬火、回火、正火、退火，以及目的热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，因工艺的不同而分为淬火、回火、正火、退火等。
1.什么是淬火？钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的：1）提高金属成材或零件的机械性能。
例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。
2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。
如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
2. 什么是回火？回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。
淬火与回火的主要目的是：1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。
2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。
3）稳定工件尺寸。
通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。
4）改善某些合金钢的切削性能。
3.什么是正火？正火是一种改善钢材韧性的热处理。
将钢构件加热到Ac3温度以上30〜50℃后，保温一段时间出炉空冷。
主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降低构件的开裂倾向。
一些低合金热轧钢板、低合金钢锻件与铸造件经正火处理后，材料的综合力学性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。
渗碳 渗氮、氮碳共渗标准
渗碳渗氮、氮碳共渗标准通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。
如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。
渗碳、渗氮、碳氮共渗
渗碳、滲氮、碳氮共渗的说明
1.渗碳:渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度河耐磨性，而心部仍保持良好的塑性河韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。
2.渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性河一定的腐蚀性，而且变形也很小，可以直接使用。
20Cr和40Cr渗碳淬火洛氏硬度HR C58-62.
渗氮用钢常常要求含有:Al、Cr、Mo等合金元素的钢，如果没有含上述元素（或含很少），因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。
45钢的化学成分：
C=0.42 -0.50%；Si=0.17-0.37%；Mn=0.50-0.80%；Cr≤0.2%；Ni≤0.30%；Cu≤0.25%
故45#钢一般不能氮化。
适合氮化的钢有：38CrMoAlA，40Cr、42CrMo、50CrV等含有Al、Cr、Mo等合金元素的钢。
中高碳钢都可以淬火，锰钢也可以淬火。
3.碳氮共渗：又称氰化。
碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子河氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性河疲劳强度的处理方法。
20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]
![20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ad47bc95fbfc77da269b14c.png)
2 试验结果及分析
在两炉经不同工艺处理的齿轮中 ,随机各拿出 5 个来进行硬度 ,变形量等技术参数检测结果见表 1 。
可见 ,齿轮经碳氮共渗后 ,性能及技术参数均优 于原渗碳工艺 。在碳氮共渗过程中 ,齿轮入炉温度 860 ℃,入炉后降为 550 ℃左右 ,升温 750 ℃约需 45～ 50min,750 ℃升至 860 ℃约需 40min。在升温中只通甲
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 不合格
60～63 39～42 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 40～42 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 37～40 018～1 6 级 合格 合格不合格 合格
1 试验设备 、条件及工艺
试验设备 RJJ-90-9T 井式渗碳炉 。试验材料 , 为工厂同一批实际生产的齿轮零件 。工艺流程 :下料 —锻造 —正火 —渗碳 (碳氮共渗) —淬火 —回火 —清 洗 。钢坯齿轮经正火后 ,带状组织 3 级 ,晶粒度 9 级 。 试验工艺分别见图 1 和图 2 。
图 1 20CrMnTi渗碳工艺
摘 要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法 。 关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗 中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度 和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理 为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高 。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行 对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径 。
渗碳、渗氮、碳氮共渗
渗碳、渗氮、碳氮共渗三者有什么不同？反映在材料题上具体有什么不一样的效果
渗碳:渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。
渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性和一定的腐蚀性，而且变形也很小。
碳氮共渗：又称氰化。
碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子和氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性和疲劳强度的处理方法。
渗碳淬火、渗氮与碳氮共渗外观区别
三种热处理工艺处理的工件外观上差别不大，都有氧化色。
通过外观观察即可判定其热处理工艺的可能性不大。
渗氮是为什么。
渗碳是因为低碳钢含碳量不够。
那渗氮是为什么。
渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。
传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。
这
些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。
另外渗碳的最终目的是使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
很全面,渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺
很全面,渗碳+渗氮+碳氮共渗表面处理工艺很全面，渗碳+渗氮+碳氮共渗表面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摄氏度。
渗碳深度主要取决于保温时间，一般按每小时0.2-0.25毫米估算。
表面含碳量可达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摄氏度。
氮原子与钢的表面中的铝、铬、钼形成氮化物，一般深度为0.1-0.6毫米，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摄氏度。
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900-950C)，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感化是进步淬透性，细化晶粒，强化固溶体，影响渗层中的含碳量、渗层厚度及构造。
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，它们经渗碳和热处置惩罚后外表硬度可达56-62HRC。
但因为淬透性较低，只适用于心部强度要求不高、受力小、蒙受磨损的小型零件，如轴套、链条等。
钢件渗碳淬火回火与铸钢件渗碳淬火回火金相
一、钢件渗碳淬火回火工艺介绍钢件的渗碳淬火回火是一种常见的工艺，用于提高钢件的硬度和耐磨性。
在这个工艺中，钢件首先通过渗碳的方式增加表面碳含量，然后进行淬火以提高钢件的硬度，最后进行回火以降低钢件的脆性。
这一工艺能够有效改善钢件的力学性能和耐磨性，广泛应用于机械制造、汽车制造等领域。
二、铸钢件渗碳淬火回火金相分析1. 铸钢件的渗碳淬火回火金相分析是评价该工艺效果的重要方法之一。
金相分析能够揭示钢件的组织结构、晶粒大小、相变情况等信息，为工艺改进和质量控制提供重要依据。
2. 在金相分析中，通常会观察到一些重要的组织结构，比如马氏体、珠光体、沉淀物等。
这些组织结构的形成与渗碳淬火回火工艺密切相关，通过金相分析可以了解钢件的组织状态和相变情况，为工艺参数的优化和材料性能的提高提供依据。
三、钢件渗碳淬火回火工艺参数优化1. 钢件渗碳淬火回火工艺的参数优化对于保证工艺的稳定性和钢件质量至关重要。
在这个过程中，需要综合考虑温度、时间、介质、渗碳剂等多个因素，以实现最佳的工艺效果。
2. 钢件的渗碳过程需要精确控制温度和时间，以保证渗碳的均匀性和深度。
淬火过程中，需要控制冷却速度和温度梯度，以实现有效的马氏体转变。
回火过程中，需要考虑温度、时间和气氛等因素，以保证钢件的强度、硬度和韧性的平衡。
四、工艺控制与质量保证1. 钢件渗碳淬火回火工艺需要进行严格的工艺控制，以确保钢件的质量和性能。
在这个过程中，需要建立完善的工艺控制体系，包括工艺流程控制、设备调试、参数监测、质量检验等环节。
2. 还需要建立严格的质量保证体系，对原材料、生产过程和成品进行全面监控和检测，以确保钢件的质量和性能符合要求。
还需要建立完善的质量记录和追溯体系，以便对产品质量进行溯源和追踪。
五、结语钢件的渗碳淬火回火工艺是一项复杂的工艺，需要综合考虑材料、工艺和设备等多个因素。
通过优化工艺参数、严格控制和质量保证，可以实现对钢件性能的提高和品质的保障。
渗碳淬火和回火处理
渗碳淬火和回火处理一、引言渗碳淬火和回火处理是金属材料热处理中常用的两种工艺，它们可以显著提高材料的硬度和强度，并改善其耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性。
本文将分别介绍渗碳淬火和回火处理的原理、工艺和应用。
二、渗碳淬火处理渗碳淬火是一种将碳元素渗入金属表面并快速冷却的热处理工艺。
它主要用于钢材的加工，以提高其硬度和耐磨性。
渗碳淬火处理的主要过程包括预处理、渗碳、淬火和回火。
1. 预处理在渗碳淬火处理之前，需要对钢材进行预处理，包括去除表面氧化物和油脂、清洗和磨削。
这样可以有效地提高渗碳的效果，并保证处理后的材料质量。
2. 渗碳渗碳是将碳元素渗入钢材表面的过程。
常用的渗碳方法有气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳等。
其中，气体渗碳是最常用的方法之一。
在气体渗碳中，将钢材放入渗碳炉中，通过一定的温度和时间，使炉内的渗碳气体与钢材表面发生化学反应，将碳元素渗入钢材表面形成一层高碳含量的渗层。
淬火是将渗碳后的钢材迅速冷却的过程，目的是使钢材的组织转变为马氏体，从而提高其硬度和强度。
淬火过程中，通常采用水、油或盐浴等不同的冷却介质，根据钢材的材质和要求来选择合适的淬火介质。
4. 回火回火是将淬火后的钢材进行加热处理的过程，目的是调整其硬度和强度，并改善其韧性和耐脆性。
回火温度和时间的选择要根据具体的钢材材质和要求来确定。
通常，回火温度越高，硬度降低，而韧性和韧性提高。
三、渗碳淬火处理的应用渗碳淬火处理广泛应用于各种机械零件的制造和加工过程中。
例如，汽车发动机曲轴、凸轮轴和齿轮等零件，需要具有较高的硬度和耐磨性，以保证其使用寿命和可靠性。
此外，渗碳淬火处理还用于制造机床导轨、滚珠丝杠和模具等高精度零件，以提高其表面硬度和耐磨性。
四、回火处理回火是一种通过加热处理来改善金属材料性能的方法。
它可以调整材料的硬度、强度和韧性，并减轻冷处理后的内应力。
回火处理的过程包括加热、保温和冷却。
回火处理中的加热温度通常在材料的临界点以下，以避免再次形成马氏体。
渗碳、淬火和回火
渗碳、淬火和回火1. 应用范围：本资料主旨为汽车钢制零件和铁基粉末冶金制件的渗碳、淬火并回火之热处理要求和质量要求；资料中的规定可供设计和质量检查选用。
2. 术语含义：渗碳----把零件放入渗碳介质中，按要求加热、保温、使零件表层增碳的处理方法。
淬火----指渗碳后，从相变点温度以上的合适温度开始急速冷却而使之硬化的处理。
回火----指渗碳淬火后，把零件加热到相变点以下的某一温度后再冷却的处理。
3. 种类：3.1渗碳、淬火回火的种类： 表1为渗碳淬火回火的种类及符号：备注：碳素钢（热轧钢板、冷轧钢板、碳素钢管等）受低温回火的限制，可以用碳氮共渗淬火回火来代替渗碳淬火。
3.2防止表面渗碳硬化的处理方法123 所以在要求使用Z 1的情况下，可用Z 2或Z 3代替。
同样地Z 2可由Z 3来代替。
2. 对于铁基粉末冶金零件不可使用防止表面渗碳硬化的方法。
4. 标准规定：下面为渗碳淬火回火件的标准规定。
对于标准规定之外若还有要求的话，要与有关部门协商来解决。
4.1表面硬度表3为表面硬度的标准规定1/5注(1)包括热轧钢板，冷轧钢板，碳素钢管。
(2)适用于小件中硬化层深要求在0.5T以上的时候。
(3)适用于差速器齿轮。
4.2硬化层深：4.2.1钢件表4为硬化层深度的标准规定。
在表面硬度要求低于Hv650时，使用全硬化层深。
表4例1：0.5G，磨削部位的磨削后的有效硬化层深度为0.5mm。
例2：0.5GT，磨削部位的磨削后的全层硬化深度为0.5mm。
2.希望使用不带( )的硬化层深的指定值。
3.一个零件中能同时指定磨削部位的层深和非磨削部位的层深。
此时要考虑磨削量方可指定。
对于孔的内径来讲，其磨削前的层深(0.2～0.4mm)已经很薄，因而在此种情况下，希望由表5来确定。
对于象差速齿轮或驱动小齿轮那样转速相差比较大的情况，回转速度大的一方的层深要比表6中的标准值大0.1。
2/5表6 单位mm4.2.2铁基粉末冶金它的硬化层深的标准规格是全硬化层深在0.5T 以上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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定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定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的规定。
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 应随炉放置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定”规定的样式，并放置在有代表性的位置，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。
注：a.当炉温>850℃随着炉温的提高，提高煤油+异丙醇的滴量，降低甲醇的滴量。
b.煤油和异丙醇的比例1：3。
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规定的范围内。
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20CrMnMo、17Cr2Ni2Mo 、20CrNi2Mo等渗碳钢，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渗碳齿轮，随炉冷到830～840℃，保温0.5～1H后直接淬火。
降温期的滴量可参考表14.1.3 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可参照本标准4.1.2条。
4.1.3.2 采用煤油加氨氧的气体碳氮共渗工艺曲线参照图24.2工件渗碳和碳氮共渗后的淬火、回火处理。
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。
4.2.3 12CrNi3、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 硬度检验的方法，按GB230—83《金属洛氏硬试验法》或其它硬度试验法进行。
5.2.2表面硬度的偏差范围，表面硬度不得超过表3的规定。
5.3 硬化层深度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》中的规定执行。
5.3.2有效硬化层深度偏差不得超过表4规定。
表4 有效硬化层深度偏差（㎜）5.4 金相组织根据零件的要求，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。
Oo有限公司工艺文件编制：审核：批准：2014年1月1日1。