热处理知识——渗碳和渗氮

热处理知识——渗碳与渗氮
热处理在机械制造业中占有举足轻重的作用，作为机械从业人员，自身要具备较为全面的热处理知识，这对于我们的日常工作尤为重要。

首先我们先简要介绍热处理的目的及分类，本文重点掌握渗碳和渗氮这两种方式。

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热处理的目的：消除毛坯(如铸件/锻件)中的组织缺陷，消除半成品或焊接件残余应力，改善零部件工艺性能，最主要的是热处理能够提高材料的力学性能，满足其在各种应用场合的功能和寿命要求。

热处理的分类：常用的热处理可分为如下三大类:
1、普通热处理（正火、退火、淬火、回火。

也就是我们常说的“四把火”）
2、表面淬火（感应淬火、火焰淬火、激光淬火）
3、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）
对于热处理，大家可以这样来简化描述：都是由加热、保温、冷却三个阶段
组成。

不同热处理方法区别就在于这三个阶段，加热方式，加热温度或者加热的速度不同；保温方式，保温环境或者保温时间不同等；冷却的速度及冷却的环境不同等。

进入正文，主要介绍渗碳和渗氮
渗碳定义：把零部件置于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间，使碳原子渗入钢表层的化学热处理工艺。

目的：使零件表面具有高硬度、耐磨及疲劳极限，心部具有较高的强度和韧性。

常用钢种：含碳量0.1%-0.25%的碳钢或合金（即低碳钢和低碳合金钢）
渗碳方法：常用的气体渗碳法：工件置于密闭的加热炉中，滴入煤油、丙酮、甲苯等在高温（900-950°C）下分解出CO、CO2、CH4等，气体再分解出活性碳原子，随后活性碳原子溶于高温奥氏体中，随着时间进行，碳原子逐渐向内扩散，深度主要取决于保温时间，可大约按0.2mm/h的速度近似计算。

关键技术点：
1）表面含碳量最好在0.85%-1.05%内，若含碳量过低，淬火、低温回火后得到的回火马氏体，含碳量较低，硬度低，耐磨性差。

2）在一定的渗碳层深度范围内，随渗碳层深度的增加，疲劳极限、抗弯强度及耐磨性都将增加，但渗碳层深度超过一定限度后，疲劳极限反随着渗碳层深度的增加而降低。

渗碳层深度t可根据以下经验公式参考：
轴类D=(0.1-0.2)R 半径R
齿轮D=(0.2-0.3)m 模数m
薄片工件D=(0.2-0.3)t 厚度t。