工程材料之钢的热处理课件

第四节钢的热处理一 热处理基本原理1 热处理的定义热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热 保温和冷却 以改变材料整体或表面组织 从而获得所需性能的一种热加工工艺 2 热处理的理论依据固态金属之所以可以进行热处理 是因为固态金属在温度 也包括压力 改变时 其组织和结构会发生变化 通常称为固态相变 3 热处理的实质根据固态金属在温度改变时 其组织和结构变化规律 相变规律 采取特定的加热和冷却方法 控制相变过程 使材料获得所需的组织 结构和性能 4 热处理的特点普通热处理只改变材料的组织 结构和性能 不改变材料的化学成分 二 钢的热处理固态金属的热处理中 以钢的热处理用途最广泛 最具代表性 常用热处理工艺可分为普通热处理 退火 正火 淬火和回火 和表面热处理 表面淬火和化学热处理 举例说明热处理 三 钢在加热时的组织转变 一 概述1 研究钢在加热组织转变的意义钢在加热时的组织转变是钢热处理的基础 大多数钢的热处理 都是要将钢加热到临界温度以上 形成奥氏体组织 这个过程叫做奥氏体化 然后再以一定速度进行冷却 而奥氏体的化学成分 均匀性 晶粒大小以及加热后未溶入奥氏体中的第二相的形状 数量和分布对钢冷却转变过程和转变产物的组织和性能产生重要影响 2 钢在加热和冷却时的相图钢在加热时 实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度 冷却时也是如此 随着加热和冷却速度的增加 滞后现象将越加严重 通常把加热时的临界温度标以字母 C 如AC1 AC3 ACm等 把冷却时的临界温度标以字母 r 如Ar1 Ar3 Arm等 二 奥氏体的形成过程 以共析钢为例 1 奥氏体的结构特点 奥氏体是碳在 Fe中的固溶体 碳的最大溶解度为2 11 2 奥氏体形核奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上或在珠光体团的边界上形成 界面处的碳原子浓度大界面处的原子排列不规则界面处的晶体缺陷多 2 奥氏体晶核长大奥氏体晶核形成以后 依靠铁 碳原子的扩散 使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的 奥氏体的长大是一个由碳原子扩散控制的过程 奥氏体中碳浓度差是相界面向前推进的驱动力 3 残留渗碳体的溶解铁素体全部消失以后 仍有部分剩余渗碳体未溶解 随着时间的延长 这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去 直至全部消失 铁素体与渗碳体中碳浓度相差悬殊铁素体比渗碳体的溶解速度大十几倍 4 奥氏体均匀化渗碳体全部溶解完毕时 奥氏体的成分是不均匀的 只有延长保温时间 通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体 亚共析钢的加热过程 过共析钢的加热过程 三 奥氏体晶粒大小及其控制 1 晶粒大小的表示方法晶粒大小广泛采用的是与标准金相图片 标准评级图 相比较的方法来评定晶粒大小的级别 通常将晶粒大小分为8级 1级最粗 8级最细 通常1 4级为粗晶粒度 5 8级为细晶粒度 2 奥氏体晶粒度的概念钢加热到临界温度以上 奥氏体刚刚形成时的晶粒度叫做起始晶粒度在某一具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为实际晶粒度 通常采用标准试验方法 即将钢加热到930 10 保温3 8h后测定奥氏体晶粒大小 称为本质晶粒度 用以表明奥氏体晶粒长大倾向 如晶粒大小级别在1 4级 称为本质粗晶粒钢 如晶粒大小在5 8级 则称为本质细晶粒钢 3 研究奥氏体晶粒大小的意义晶粒的长大是一个自发进行的过程 可以说在钢的加热过程中 对其性能影响最大的组织因素就是奥氏体的晶粒大小 因为 当钢加热时的晶粒越细小 则钢在冷却时所得到的晶粒也越细小 而根据细晶强化的原理 在低温状态下 晶粒越细小 材料的强韧性越好 4 奥氏体晶粒大小的影响因素 加热温度与保温时间加热温度越高 保温时间越长 奥氏体晶粒越粗大 因为这与原子扩散密切相关 加热速度加热速度越快 过热度越大 奥氏体实际形成温度越高 可获得细小的起始晶粒 钢的化学成分碳全部溶于奥氏体时 随奥氏体中含碳量的增加 晶粒长大倾向增大 5 奥氏体晶粒大小的控制利用AlN颗粒细化晶粒 这是应用最广泛的一种方法 用铝脱氧 利用过度族金属 Ti Zr V Nb 的碳化物氮化物来细化晶粒 当它们分布在晶界上 可阻碍晶界的迁移 阻止奥氏体晶粒长大 有利于得到本质细晶粒钢 Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素 快速冷却也非常有效 有时甚至可以多次奥氏体化并快冷使钢的晶粒细化 四 钢在冷却时的组织转变 一 冷却奥氏体等温转变曲线和连续冷却转变曲线热处理时常用的冷却方式有两种 一是连续冷却 二是等温冷却 1 过冷奥氏体与晶体的结晶类似 奥氏体的转变也是在一定的过冷条件下发生的 奥氏体在临界点 A1线 727 C 以上为稳定相 不会发生转变 冷却至临界点以下处于不稳定状态 将会发生分解 把这种在临界点以下暂时存在的奥氏体称为过冷奥氏体 共析钢 过冷奥氏体等温转变曲线 因其形状象字母C而叫做C曲线 又叫TTT曲线 TimeTemperatureTrasformation C曲线可以指导等温淬火 等温退火等等温热处理工艺 另外它也是进行奥氏体连续冷却转变时组织分析的基础 2 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线 C曲线 2 共析钢C曲线的含义 C曲线的左边一条线为过冷奥氏体转变开始线 右边一条线为过冷奥氏体转变终了线 该曲线下部还有两条水平线 分别表示奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms线和转变结束温度Mf线 3 亚共析钢和过共析钢的C曲线的含义与共析钢的C曲线不同在于 分别在其上方多了一条过冷奥氏体转变为铁素体的转变开始线和过冷奥氏体析出二次渗碳体的开始线 Ms线和Mf线对应的温度也有所不同 4 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线连续冷却转变曲线CCT曲线 ContinuousCoolingCurve 是通过实验测定出来 钢在连续冷却时组织转变与温度和时间关系的曲线 因为我们生产实际中的热处理多半属于连续冷却 比如 放在水中 空气中的冷却 所以CCT曲线更能准确的指导生产 5 共析钢CCT曲线的含义图中Ps和Pf线分别表示珠光体转变的开始和终了线 KK 线是珠光体转变终止线 共析钢以大于VK的速度冷却时 由于遇不到珠光体转变线 得到的组织为马氏体 这个冷却速度称为上临界冷却速度 冷却速度小于VK 时 钢将全部转变为珠光体 为下临界冷却速度 共析钢连续冷却时没有贝氏体形成 无贝氏体转变区 6 TTT曲线和CCT曲线的比较TTT曲线位于CCT曲线的上方和左侧 说明连续转变的温度比等温转变的温度低 说明连续转变的孕育期比等温转变的孕育期长 等温转变在一个温度下只得到一种组织 而连续冷却可以看作是无数微小等温转变 得到不同温度下等温转变的混合组织 由于CCT曲线比TTT曲线更难测得 所以人们也常常使用TTT曲线来估计连续转变过程时的组织转变 二 珠光体转变 高温转变 共析成分的奥氏体在A1 550 温度范围内等温停留时 将发生珠光体转变 形成铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物 珠光体 因转变的温度较高 也称高温转变 1 珠光体的组织形态珠光体的组织有两种形态 一种是片状珠光体 另一种是球状或粒状珠光体 图2 59片状珠光体组织 图2 60粒状珠光体组织 粒状珠光体 Fe3C以粒状分布于F基体上形成的混合组织 采用球化处理工艺可以得到粒状珠光体组织 Fe3C的量由钢的C 决定 Fe3C的尺寸 形状由球化工艺决定 片状珠光体晶粒尺寸大小可以用片间距大小来表示 相邻两片Fe3C 或F 的平均距离S0称珠光体的片层间距 珠光体片层间距方向大致相同的区域称为 珠光体团 珠光体领域 或珠光体晶粒 一个原奥氏体晶粒内可以形成几个珠光体晶粒 片状珠光体中 按片间距的大小可将其分为三类 即A1 650 之间形成的片层较粗的珠光体 称为珠光体 以符号 P 表示 650 600 之间形成的片层较细的珠光体 称为索氏体 以符号 S 表示 600 550 之间形成的片层极细的珠光体 称为托氏体 屈氏体 以符号 T 表示 2 珠光体的力学性能1 片状珠光体的性能组要取决于珠光体片层间距 片层间距越小 则强度和硬度越高 2 同硬度下 粒状珠光体比片状珠光体的综合力学性能优越得多 三 贝氏体转变 中温转变 1 贝氏体的组织形态贝氏体转变是过冷奥氏体在 鼻子 温度至Ms点范围内进行的转变 又称为中温转变 贝氏体是碳化物 渗碳体 分布在过饱和的铁素体基体上的两相混合物 上贝氏体共析钢上贝氏体大约在550 鼻子 温度 至350 之间形成 光学显微镜观察 典型上贝氏体组织形态呈羽毛状 下贝氏体共析钢下贝氏体大约在350 至Ms之间形成 光学显微镜观察 下贝氏体呈黑色针状或竹叶状 2 贝氏体的力学性能上贝氏体的强度和韧性均差 下贝氏体不仅强度高 而且韧性也好 表现为具有较好的综合力学性能 是一种很有应用价值的组织 B上的微观结构 B下的微观结构 四 马氏体转变 低温转变 马氏体转变是当过冷奥氏体冷却到MS点以下时所发生的组织转变 是典型的无扩散性相变 1 马氏体的组织形态钢中马氏体有两种基本形态 板条马氏体和片状马氏体 Wc在0 25 以下时 基本上形成板条状马氏体 也称低碳马氏体 板条马氏体内有高密度的位错缠结的亚结构 又称为位错马氏体 板条马氏体的亚结构 图2 61板条马氏体 当Wc 1 0 时 奥氏体几乎只形成片状马氏体 针状马氏体 片状马氏体内部的亚结构主要是孪晶 因此 片状马氏体又称为孪晶马氏体 图2 62片状马氏体 片状马氏体的亚结构 Wc在0 25 1 0 之间的奥氏体则形成上述两种马氏体的混合组织 含碳量越高 条状马氏体量越少而片状马氏体量越多 2 马氏体的力学性能马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量 通常情况是随含碳量的增加而升高 但当含碳量超过0 6 时 由于残余奥氏体的含量增加 使硬度的增加缓慢甚至下降 马氏体的强度 1 相变强化 马氏体切变形成造成晶体内产生大量的微观缺陷 位错 孪晶及层错等 使马氏体强化称相变强化 2 固溶强化 C原子过饱和地溶入到 Fe中产生晶格严重畸变形成畸变偶极应力场 应力场与缺陷交互作用使马氏体强化 C 0 4 时形成畸变偶极应力场具有抵消作用 引起马氏体强化不明显 3 时效强化 C原子偏聚到位错线附近 钉扎 位错引起马氏体强化 60 以上时时效就能进行 室温下几分钟甚至几秒钟即可产生时效强化 称为 自回火 4 马氏体形变强化 Fe本身强度不高 由于马氏体相变产生塑性变形 塑性变形产生加工硬化 表现为缺陷增加以及相互缠结 使马氏体强化 5 孪晶对马氏体强度的贡献 孪晶存在时 马氏体的有效滑移系仅为体心立方金属的四分之一 因此孪晶存在有阻碍滑移 提高变形抗力作用 有争论 6 原奥氏体晶粒大小和马氏体板条束大小对强度的影响 奥氏体晶粒细小 马氏体晶粒细小 虽然板条块不变 但板条束变小 马氏体强度增高 但总的来看影响不大 细化晶粒对提高马氏体强度作用不明显 马氏体的塑性和韧性主要取决于它的亚结构 在相同屈服强度条件下 板条 位错 型马氏体比片状 孪晶 型马氏体的韧性好得多 总之 钢的成分 主要是含碳量 和亚结构是影响马氏体强度 硬度和塑韧性的决定因素 3 马氏体转变的主要特点 无扩散性钢中马氏体转变无成分变化 仅有晶格改组 e C Fe C 马氏体转变在相当低的温度内进行 Fe Ni合金20 196 扩散已无可能 并且转变速度极快 5 10 6秒完成 原子协调移动 原来相邻的原子转变后仍相邻 军队式转变 相邻原子的移动位移不超过一个原子间距 转变是在一个温度范围内进行的马氏体转变是在Ms Mf的温度范围内进行的 其转变量随温度的下降而增加 一旦温度停止下降 转变立即中止 转变不完全多数钢的Mf点在室温以下 因此冷却到室温时仍会保留相当数量未转变的奥氏体 这称之为残余 留 奥氏体 常用Ar表示 共析钢等温转变 组织分析 小结1 五 钢的普通热处理 一 退火与正火退火是将钢加热到一定温度并保温一定时间以后 以缓慢的速度冷却 炉冷 下来 使之获得达到或接近平衡状态的组织的热处理工艺 主要特点 随炉冷却 转变速度最慢 可以用铁碳相图来分析组织 1 完全退火完全退火 是把钢加热至Ac3以上20 30 保温一定时间后缓慢冷却 随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却 以获得接近平衡组织 完全奥氏体化 的热处理工艺 完全退火一般用于亚共析钢 过共析钢不能采用完全退火 因为加热到Acm以上缓慢冷却会出现网状渗碳体 使钢的韧性大大下降 完全退火的目的在于 通过完全重结晶 使热加工造成的粗大 不均匀的组织均匀化和细化 以提高性能 或使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织 以降低硬度 改善切削加工性能 由于冷却速度缓慢 还可消除内应力 2 球化退火球化退火为使钢中碳化物球状化的热处理工艺 目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化 退火前正火将网状渗碳体破碎 以降低硬度 改善切削加工性能 并为以后的淬火作组织准备 球化退火主要用于共析钢和过共析钢 过共析钢球化退火后的显微组织为在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体 球化退火的加热温度略高于Ac1 球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化 保温后随炉冷却 3 扩散退火 均匀化退火 扩散退火的特点是 加热温度高 一般在Ac3或Accm以上150 300 保温时间长 10h以上 因此 扩散退火后钢的晶粒粗大 需要进行一次正常的完全退火或正火处理 目的是减少钢锭 铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性 这是因为铸锭或铸件在凝固过程中不可避免的要产生枝晶偏析等化学成分不均匀性 4 去应力退火主要用来消除因变形加工及铸造 焊接过程中引起的残余内应力 以提高工件的尺寸稳定性 防止变形和开裂 工艺一般是将工件随炉缓慢加热至500 650 经一段时间保温后随炉缓慢冷却至300 200 以下出炉 这种处理可以消除约50 80 的内应力 不引起组织变化 6 再结晶退火冷变形后的金属加热到再结晶温度以上 保持适当的时间 使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒 这种热处理工艺称为再结晶退火 其目的是消除加工硬化 提高塑性 改善切削加工及成形性能 一般钢材的再结晶退火温度为650 700 2 正火正火的加热温度为Ac3或Accm以上30 50 保温以后的冷却方式在空气中进行 由于正火比退火的冷却速度大 故珠光体的片层间距较小 因而正火后强度 硬度较高 正火的应用 低碳钢和某些低碳低合金钢采用正火来调整硬度 改善切削加工性能 过共析钢的正火是为了消除网状碳化物 某些受力不大 性能要求不高的中碳钢和中碳合金钢件 正火后的力学性能尚能满足要求 可作为最终热处理 二 淬火将钢加热到Ac1或Ac3以上 保温一定时间 然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火 1 淬火加热温度淬火加热温度的选择应以得到细而均匀的奥氏体晶粒为原则 以便冷却后获得细小的马氏体组织 亚共析钢的淬火加热温度通常为Ac3以上30 50 过共析钢的淬火加热温度通常为Ac1以上30 50 思考 亚共析钢在Ac1 Ac3之间 过共析钢在ACM之上加热会怎么样 亚共析钢如果淬火加热温度低于AC3 组织中将保留一部分铁素体 淬火后的强度 硬度都比较低 当然 如果温度太高则会引起晶粒粗大 使淬火钢的机械性能降低 过共析钢在Ac1以上30 50 进行淬火 而不在ACM以上 这是因为在淬火前一般都要进行球化退火 使得到球化体组织 故在Ac1以上30 50 加热得到奥氏体和颗粒状渗碳体 退火后则变为马氏体和颗粒状渗碳体 由于颗粒状渗碳体的存在 不但不会降低硬度 反而会提高钢的耐磨性 如果在ACM以上 则会带来很多不良后果 渗碳体全部溶入到奥氏体中 降低了钢的耐磨性 奥氏体晶粒粗化 奥氏体中碳含量的增加 使MS点下降 氧化脱碳严重 3 淬火方法为了保证获得所需淬火组织 又要防止变形和开裂 必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决 通常的淬火方法包括单液淬火 双液淬火 分级淬火和等温淬火等 如图2 67所示 2 淬火冷却介质常用的淬火冷却介质是水和油 水主要用于形状简单 截面较大的碳钢零件的淬火 油一般用作合金钢的淬火冷却介质 为了减少零件淬火时的变形 盐浴也常用作淬火介质 主要用于分级淬火和等温淬火 单液淬火优点 简单经济 容易控制 缺点 冷速快 工件表面和心部温差大 从而产生很大的热应力 容易引起变形和开裂 双液淬火优点 开始冷速大避开珠光体转变线 然后冷速变慢 有效减少变形和开裂 缺点 操作复杂 难于掌握 分级淬火有效克服了双液淬火的缺点而发挥了双液淬火的优点 等温淬火分贝氏体等温淬火和马氏体等温淬火两种 显著特点是减少了变形和开裂倾向 马氏体等温淬火在保温过程中还可以得到回火马氏体组织 预冷淬火法 即出炉后先预冷在放入淬火介质中 同样可以减少了变形和开裂倾向 4 钢的淬透性钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力 它是钢的一种固有属性 也叫可淬性 它取决于钢的淬火临界冷却速度 临界冷速越小 淬透性越好 其大小通常用规定条件下淬火获得淬透层的深度 又称有效淬硬深度 来表示 钢的淬硬性是指淬火后马氏体所能达到的最高硬度 也叫可硬性 淬硬性主要决定淬火加热时固溶到钢中的碳含量 淬透性与淬硬性的区别与联系 怎么判断钢淬透了 理论上 淬硬层应该是全马氏体组织的深度 但实际上很难用硬度法来确定这一深度 因为只有当钢中的马氏体含量下降到50 以下时 硬度才会明显下降 因此人们便淬硬层深度定义为从表面至半马氏体区的距离 三 回火将淬火后的钢件加热到Ac1以下某一温度 保温一定时间后冷却至室温的热处理工艺叫回火 淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力 稳定组织 提高钢的塑性和韧性 从而使钢的强度 硬度和塑性 韧性得到适当配合 以满足不同工件的性能要求 一般而言淬火零件在不经过回火就投入使用是危险的 也是不允许的 有些含碳量高的大型零件或复杂零件甚至在等待回火期间发生突然爆裂 由此可见淬火钢的脆性和残余应力之大 也说明回火是非常重要的 1 低温回火低温回火的温度范围在150 250 之间 在低温回火时 从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片 Fe2 4C 马氏体的过饱和度减小 部分残余奥氏体转变为下贝氏体 但量不多可忽略 所以亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体 少量残余奥氏体 过共析钢低温回火后组织为回火马氏体 碳化物 残余奥氏体 回火的目的是降低应力和脆性 获得回火马氏体组织 使钢具有高的硬度 强度和耐磨性 低温回火一般用来处理要求高硬度和高耐磨性的工件 如刀具 量具 滚动轴承和渗碳件等 2 中温回火回火温度范围为350 500 之间 得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合组织 叫做回火屈氏体 回火T 铁素体仍保留马氏体的形态 渗碳体比回火马氏体中的碳化物粗 回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度 同时也具有一定的韧性 硬度一般为35HRC 45HRC 主要用于处理各类弹簧 3 高温回火回火温度范围为500 650 之间 得到回火索氏体组织 高温回火使工件的强度 塑性 韧性有较好地配合 即具有高的综合力学性能 一般把淬火加高温回火的热处理称为 调质处理 适用于中碳结构钢制作的曲轴 连杆 连杆螺栓 汽车拖拉机半轴 机床主轴及齿轮等重要机器零件 需要指出 有些钢在250 400 和450 650 的范围内回火时 其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降 这种脆化现象称为回火脆性 在250 400 回火时出现的脆性称为低温回火脆性 又叫第一类回火脆性 而在450 650 温度范围内回火时出现的脆性称为高温回火脆性 也叫第二类回火脆性 为了防止低温回火脆性 通常的办法是避免在脆化温度范围内回火 防止高温回火脆性的方法是加热后快冷 六 钢在回火时的组织转变 1 马氏体分解 100 200 100 以上回火 马氏体开始发生分解 从过饱和 固溶体中析出弥散的 碳化物 这种碳化物的成分和结构不同于渗碳体 是亚稳定相 一定饱和度的 固溶体和弥散分布的 碳化物组成的复相组织 称为回火马氏体 2 残余奥氏体的转变 200 300 在200 300 之间回火时 钢中的残余奥氏体将会发生分解 产物是过饱和的 固溶体和 碳化物组成的复相组织 相当于回火马氏体或下贝氏体 3 碳化物的转变 300 400 在300 400 范围内回火 碳化物将自发地向稳定相渗碳体转变 由饱和针状的 固溶体和细小颗粒状的渗碳体组成的组织称为回火托氏体 4 渗碳体的聚集长大和 相的再结晶 400 以上 回火温度升高到400 以上 渗碳体明显聚集长大 由等轴的 相和粗粒状的渗碳体组成的组织称为回火索氏体 冷却组织与对应的回火组织的区别 七 钢的表面热处理 一 钢的表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度 然后迅速冷却 仅使表面层获得淬火组织 而心部仍保持淬火前组织的热处理方法 火焰表面淬火 什么情况下需要进行表面淬火 感应加热是利用电磁感应原理 感应加热表面淬火的特点 淬火温度高于一般淬火温度 淬火后获得非常细小的隐晶马氏体组织 表层硬度比普通淬火高2 3HRC 表层存在很大的残余压应力 无氧化 脱碳现象 且工件变形也很小 易于实现机械化与自动化 感应加热淬火后 为了减小淬火应力和降低脆性 需进行170 200 低温回火 二 钢的化学热处理化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温 使介质中的一种或几种元素原子渗入工件表面 以改变钢件表层化学成分和组织 进而达到改进表面性能 满足技术要求的热处理工艺 基本过程 化学介质的分解 活性原子被钢件表面吸收和溶解 原子由表面向内部扩散 形成一定的扩散层 1 钢的渗碳将钢放入渗碳的介质中加热并保温 使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳 其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回火 使表面具有高的硬度 耐磨性和抗疲劳性能 而心部具有一定的强度和良好的韧性配合 1 渗碳方法渗碳方法有气体渗碳 固体渗碳和液体渗碳 目前广泛应用的是气体渗碳法 将工件装在密封的渗碳炉中 加热到900 950 向炉内滴入煤油 苯 甲醇等有机液体 或直接通入煤气 石油液化气等气体 通过化学反应产生活性碳原子 使钢件表面渗碳 渗碳使低碳 碳质量分数为0 15 0 30 钢件表面获得高浓度碳 碳质量分数约1 0 2 渗碳后的组织常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢 如20 20Cr 20CrMnTi 12CrNi3等 渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为 过共析组织 珠光体 碳化物 共析组织 珠光体 亚共析组织 珠光体 铁素体 的过渡区 直至心部的原始组织 1 直接淬火渗碳后直接淬火 由于渗碳温度高 奥氏体晶粒长大 淬火后马氏体较粗 残余奥氏体也较多 所以耐磨性较低 变形较大 为了减少淬火时的变形 渗碳后常将工件预冷到830 850 后淬火 渗碳后的热处理 渗碳后的热处理 2 一次淬火是在渗碳缓慢冷却之后 重新加热到临界