钢的渗碳热处理ppt课件

、钢的渗碳、1、主要内容、2、1、渗碳的目的和应用范围、定义渗碳：将钢放入具有足够碳势的介质中加热保温至奥氏体状态，在其表层形成富碳层的热处理工艺。 碳势：纯铁在一定温度下在加热炉煤气中加热时，不碳也不脱碳，达到了与炉煤保持平衡时的表面碳含量。 主要目的：在提高工件表面硬度、耐磨性和疲劳强度的同时，使心部保持一定的强度、良好的塑性和韧性。 应用范围：机械制造业有汽车变速器齿轮、活塞销、摩擦板等许多重要部件。 可渗碳钢是碳的质量分率为0.12%-0.25%的低碳钢或低碳合金钢，例如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等. 3、2、渗碳方法根据渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。 (1)固体渗碳固体渗碳是在充满木炭(90%左右)和催化剂(BaCO3、CaCO3、Na2CO3等)的固体渗碳箱中装入工件进行的。 (2)液体渗碳液体渗碳是在液体介质中进行的渗碳工艺。 分为加氰化物的盐浴和不加氰化物的盐浴两种。 由于氰化物有剧毒，现在几乎不用了。 不添加氰化物的盐浴由NaCl或KCl、Na2CO3和(NH2)2CO或木粉组成。 如图2所示。 (3)气体渗碳气体渗碳是指部件在气体渗碳剂中进行渗碳的工艺。 如图3所示。 气体渗碳法生产率高，渗碳过程控制容易，渗碳层质量好，机械化和自动化容易，应用最广泛。 4、图1固体渗碳罐1-渗碳剂2-工件3-罐46mm铁板4-泥封5-试棒10mm6盖：铁板厚68mm、5，图2井字气渗碳炉1-风扇马达2-排气火焰3-炉盖4-砂封5-电阻线6-耐热罐7-工件8-炉体、6，注：供给原料气体成分稳定控制气氛中微量成分即CO2、H2O、CH4或O2中的任意一种的含量即可，通常在生产中使用露点计控制H2O含量的红外线计控制CO2含量，通过氧探针法控制O2含量. 三、气体渗碳，(1)渗碳介质的分解是从介质中分解活性碳原子。 渗碳气氛是在高温下活性碳原子C，即(2)碳原子的吸收工件表面吸收活性碳原子，即活性碳原子从钢的表面进入铁的晶格中形成固溶体，或形成特殊的化合物。 (3)碳原子的扩散被工件吸收的碳原子在一定的温度下从表面向内部扩散，形成一定厚度的渗透层。 (1)原理，7，1 .气氛碳势普通渗碳部件表面碳含量可在0.6%-1.1%之间变化。 决定最佳表面碳含量的出发点是首先得到最高的表面硬度，其次使渗透层具有最高的耐磨损性和耐磨损疲劳性能。 研究表明，渗碳层表面碳的质量分数在0.8%-1.0%范围内确定了最佳表层碳含量后，可以从表面碳含量与碳势的关系确定碳势。 2 .渗碳温度渗碳温度首先影响分解反应的平衡，一般而言，如果气氛中的CO2含量不变，则温度每下降10气氛碳势就增加约0.08%，其次，温度也影响碳的扩散速度，如果气氛的碳势不变， 温度每上升100，渗碳层深度可增加一倍，第三，温度也影响钢中的组织转移，温度过高，钢晶粒粗大。 生产中广泛使用的温度是900-930。 薄层渗碳温度可以降低到880-900，这主要是为了控制渗碳层的深度，在深层渗碳(5mm以上)中，温度上升到980-1000，主要是为了缩短渗碳时间。 3 .渗碳时间渗碳时间主要影响渗透层的深度，同时对浓度梯度也有一定影响。(2)工艺参数的选择和控制，d-渗透层深度(mm) t-渗碳时间(h) t-渗碳温度(k )，8，(3)渗碳工艺参数的综合选择，升温阶段工件达到渗碳温度的时间，使用低碳势在高速渗碳阶段的正常温度或其以上的温度下高于所需表面碳含量的碳势、时间长的扩散阶段的工件，在通常的渗碳温度下降或维持到需要碳势的表面碳含量，在时间短的预冷阶段将温度降低到淬火温度，直接淬火变得容易。图3的气体渗碳典型工艺曲线、9、低碳钢渗碳后，表层碳含量可达到共析成分，从表面向里逐渐降低碳浓度，达到渗碳钢的原始成分。 渗碳材料缓冷后，表层组织是珠光体和作为二次渗碳体的心部是在铁素体中加入少量珠光体的组织，两者间是过渡层，越接近表层铁素体越少。 一般来说，从表面到过渡层的一半的厚度被规定为渗碳层的厚度。 四、渗碳层成分、组织和厚度、10、典型零件渗碳层厚度的确定方法、11、1 .淬火淬火是为了得到马氏体组织，而得到高硬度。 通常有预冷直接淬火、一次加热淬火、二次加热淬火3种方法。 渗碳部件淬火温度的选择，必须同时考虑高碳渗透层和低碳心部的要求。 原则上，过共析层的淬火温度低于Accm，亚共析层的淬火温度高于Ac3。 如果AccmAc3，选择淬火温度以满足这两个要求是很容易的。如果accm-AC 3，很难同时兼顾。 在这种情况下，要综合考虑对部件的主要技术要求、钢部件的心部可否淬火、渗碳后部件的表面碳含量和采用的淬火方法等来决定。 对于五、渗碳后的热处理、12、预冷直接淬火碳钢，预冷温度必须在Ar1Ar3之间。 在许多合金钢中，预冷温度通常在820850之间。 一次加热淬火一般合金渗碳钢多在比Ac3稍高的温度(820860)下加热淬火。 二次加热淬火的一次淬火加热温度必须高于心部的Ac3温度。 二次淬火主要是使表层组织微细化，因此温度略高于表层Ac1。 图5渗碳材料常用的淬火方法a )预冷直接淬火b )一次淬火c )二次淬火法，2 .回火渗碳材料淬火后需要低温回火，回火温度通常为150190。 3、冷处理作用是减少或消除残馀奥氏体，适当提高渗透层的硬度。 由于冷处理生产成本高，工序增加，目前生产中除特殊渗碳部件外，一般不采用。 13、20钢4%硝酸醇500930气体渗碳8小时，直接淬火表层组织照片：马氏体碳化物(白色粒子)残留奥氏体、14、20钢4%硝酸醇500930气体渗碳8小时，930加热淬火芯部组织照片：低碳马氏体未溶解铁素体、15、1 关于齿顶硬度可以代用的斜齿轮、圆锥齿轮，也可以用齿端面硬度代用，但必须考虑与齿面硬度的不同。 不能用硬度计检查的齿轮，用标准锉刀检查，或用炉试样检查。 2心部硬度也可以用炉试样测定。 其他部件的心部硬度在距表面3倍渗碳层的深度以外进行测量。 3过渡区是指从共析区内侧到心部外侧组织之间的区域。 1 )外观工件表面无氧化、锈蚀、剥落、划伤、裂纹等。 2 )硬度应在淬火、回火后检查，表面硬度、心部硬度及非渗碳区硬度应符合技术要求。 对于渗碳齿轮，JB/T7516-1994规定表面硬度为分度圆，齿面为基准1，心部硬度的检测部位为齿根圆与齿轮齿轮中心线的交点2。 检查率按规定执行。 硬度不合格时，必须进行2倍的抽检，不合格时，根据情况进行退货修理或者废弃处理。 3 )渗碳层深度的一般渗碳层深度测定法有以下4种：断口目视法在淬火渗碳工件后中断，观察断口形态。 渗碳层呈白瓷状，中心未渗碳部分呈灰色纤维状切口。 金相测定法渗碳缓冷后的试样经打磨、腐蚀后，用显微镜测定。碳钢渗碳层深度从表面垂直量到1/2过渡区3，其渗碳层包括过共析层共析层的1/2过渡区，过共析层和共析区之和必须占总层深度的75%以上的合金钢渗碳层深度从表面垂直量到出现心部原始组织，包括过共析层的共析层过渡区，以及过共析层和硬度测定法用GB/T9450-2005进行测定。 剥层化学分析法准确可靠，但抽样和分析繁琐，生产采用不多。 4 )金相组织检查一般在淬火、回火后按有关行业标准检查。 检查项目为碳化物(大小、数量和分布等)、马氏体针的大小和残留奥氏体数量多少，心部游离铁素体的大小和数量等。 5 )龟裂可靠性高的齿轮经热处理和刷牙后，进行100%检查，普通齿轮进行抽吸检查。 检查方法有磁粉探伤、超声波探伤、金相法等。 6 )应变按图案技术要求检查。 6、渗碳部件质量检查，16，1 .表面硬度低2 .渗透层深度不足或不均匀3 .金相组织不良4 .渗碳层内出现氧化5 .部件变形异常6 .心部硬度过高7 .渗碳热处理常见缺陷和产生原因，(1)常见缺陷，17， 1 .表面硬度低的是表面脱碳，出现非马氏体组织，表层马氏体回火阻力低等2 .渗透层深度不足或不均匀深度不足：渗碳时间过短； 深度不均匀：炉煤气循环不良和温度不均匀多与炉设计和部件装炉状况不良有关。 3 .金相组织不合格时，采用采用不采用过高气氛碳势的细晶粒钢的一次加热淬火的冷处理，