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文档简介

渗碳及渗碳层厚度的测定,一、实验目的,了解渗碳工艺及渗碳后热处理的组织特征。 掌握金相法测定渗碳层厚度的方法。 了解钢渗碳层厚度与渗碳温度和渗碳时间的关系。,二、实验原理概述,渗碳 定义:渗碳是将钢件置于渗碳介质中,加热到单相奥氏体区,保温一定时间使碳原子渗入钢件表面层的热处理工艺。 目的:经过渗碳处理的钢件在经过适当的淬火和回火处理后,可提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度,而心部则仍保持一定的强度和良好的塑性、韧性,主要用于受严重磨损和较大冲击载荷的零件。 分类:按照渗碳介质的状态,可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种。,二、实验原理概述,渗碳后的热处理 直接淬火:渗碳后直接淬火,工艺简单,生产效率高,成本低,脱碳倾向小。 一次淬火:在渗碳件冷却之后,重新加热到临界温度以上保温后淬火。 二次淬火:对于力学性能要求很高或本质粗晶粒钢,应采用二次淬火。,二、实验原理概述,图1 渗碳后淬火回火工艺 (a)直接淬火 (b)一次淬火; (c)二次淬火,二、实验原理概述,渗碳及渗碳淬火后的金相组织 平衡状态的渗碳组织:钢件在高温(900-950)渗碳后,自渗碳温度缓慢冷却时,渗层中将发生与其碳浓度相对应的各种组织转变,得到平衡态的组织,即从工件表面层至心部,依次为过共析区、共析区、亚共析区以及心部原始组织的未渗碳区,如图2所示。,二、实验原理概述,图2 低碳钢渗碳后缓冷渗层组织,二、实验原理概述,过共析渗碳区:这是渗碳零件的最表层,其碳浓度最高,在一般正常的渗碳工艺条件下,这一区的含碳量约在0.8%-1.0%之间。 共析渗碳区:紧接着过共析区的是共析渗碳区,这一层的含碳量约为0.77%。 亚共析过渡区:自渗碳零件表面向心部延伸,紧接着共析渗碳区的是亚共析渗碳区。 心部未渗碳区:此即渗碳零件原材料的组织区,对于低碳钢由铁素体和珠光体组成。,二、实验原理概述,渗碳后淬火及回火组织 零件渗碳淬火后,由于淬火工艺和材料等有差异而得到不同组织。但自零件表面至心部的基本组织仍为:马氏体+碳化物(少量)+残余奥氏体马氏体+残余奥氏体马氏体心部低碳马氏体(或屈氏体、索氏体+铁素体)。 渗碳零件淬火后的组织通常应为:渗碳层中有适量的粒状碳化物均匀分布在隐针(或细针)状马氏体基体上,另有少量(5%)残余奥氏体,心部为低碳马氏体或屈氏体与索氏体,不允许有过多的大块状铁素体。,二、实验原理概述,渗碳层厚度的测定 渗碳过程是碳原子在 中的扩散过程,根据扩散第二定律,如炉内的碳势一定,则渗碳层厚度与渗碳时间有如下关系:,二、实验原理概述,测量渗碳层厚度可用显微硬度法和金相法。 本实验采用金相法,即在显微镜下通过测微目镜测量。渗碳层的厚度是从表面量到刚出现钢材的原始组织为止。,三、实验设备及材料,井式渗碳炉 金相显微镜 目镜测微尺 直尺 表面微氏硬度计 冷却剂(水、10号机油)等 20钢、20CrMnTi钢试样。,四、实验步骤与方法,渗碳处理:每班分为两个大组。 其中一组学生将20钢试样进行渗碳处理,然后分别进行直接淬火、一次淬火、二次淬火,统一进行180回火,分别测定回火后试样的硬度。 另一组将20 CrMnTi钢试样分别做渗碳温度为880和930,渗碳时间为0.5、1、2、4、8h的渗碳处理。 按照金相试样的方法来制备试样。为了防止边缘倒角,须用试样夹。 用金相显微镜分别观察试样渗碳后的显微组织,并用测微尺测定其渗碳层厚度。,五、实验报告要求,

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