1、 淺談滲碳熱處理的控制與缺陷分析 通常機械工件在完成機加工之后需要進行滲碳處理，來提高表面硬度、耐磨性能以及解除疲憊強度的等。但是在實際的滲碳熱處理過程中，經常會消失各種缺陷導致的最終的產品不能使用或者壽命降低。本文主要針對滲碳熱處理的掌握以及缺陷進行了分析，對實際的滲碳熱處理具有肯定的指導意義。 材料為鋼的機械零件為了得到較高的表面質量，一般都需要進行滲碳熱處理，來提高零件表面的強度、硬度、接觸疲憊強度和彎曲疲憊強度。滲碳處理是將剛件放入到滲碳的介質中加熱并保溫一段時間，使碳原子能夠滲入到剛件的表面，使的剛件表面的碳濃度增加。滲碳屬于金屬表面處理的一種，對于低碳鋼和低合金鋼的應用較多；通過將

2、活性滲碳介質和工件加熱至900-1000的單相奧氏體，保溫肯定時間之后，碳原子進入到剛件的表層，但是鋼件心部仍舊保持原樣。 1.滲碳熱處理工藝 1.1.滲碳熱處理 滲碳之后的鋼件其表面的化學成分接近于高碳鋼。通常，鋼件在滲碳之后要經過淬火處理，來達到高的表面硬度、耐磨性和疲憊強度，并實現鋼件心部具有低碳鋼淬火后的強韌性，使得鋼件既具有特別好的表面質量優能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛的應用于航空航天、船舶海洋、汽車工業等行業。 1.2.滲碳熱處理 滲碳熱處理按使用的滲碳劑可分為如下三大類：固體滲碳法：以木炭為主劑的滲碳法；體滲碳法：以氰化鈉（NaCN）為主劑之滲碳法；氣體滲碳法：以自然氣、丙烷、丁

3、烷等氣體為主劑的滲碳法。 1.2.1.固體滲碳法 先將處理工件去銹，以適當的間隔（2025以上）排列于滲碳箱中，四周填圍滲碳劑，加蓋以粘土封密裝入電氣爐。加熱保持肯定時間。在爐中經過所定后，在爐內漸漸冷卻或者由爐中拖出空冷，后進行熱處理。 滲碳鋼的表面為高碳鋼，心部為低碳鋼，有必要施行適用各部份的硬化處理，一般進行一次淬火將心部組織微細化，其次進行二次淬火將滲碳層硬化，最終進行回火使硬化層的組織安定化。 但依鋼材的種類及使用目的而有適當的熱處理，鎳鉻鋼、鎳鉻鉬鋼等的結晶粒粗大化少，未必要一次淬火，滲碳后實施球狀化退火者已達一次淬火的目的，亦無此必要；一次淬火的淬火溫度高，變形大，簡單脆裂，要盡

4、量避開；滲碳層淺的小工件通常省略一次淬火。二次淬火后，施行回火，消退應力，給予韌性，防止時效變形，要求高硬度者在150以下長時回火，忌諱時效變形者，可在稍高的180200回火。 1.2.2.液體滲碳法 液體滲碳是以氰化鈉（NaCN）為主成分，所以同時能滲碳亦能氰化，所以亦稱為滲碳氮化（Carbonitriding），有時亦稱為氰化法（Cyaniding）。處理溫度約以700界，此溫度以下以氮化為主，滲碳為輔，700以上則滲碳為主，氮化為輔，氮化之影響極低。一般工業上使用時，系以滲碳作用為主。液體滲碳法雖硬化層薄，但滲碳時間短，故內部應力較少，同時因C、N同時慘入，所以耐磨性佳。 1.2.3.氣

5、體滲碳法 氣體滲碳，由于適合大量生產化，作業可以簡化，質量管理簡單算特點，目前最普遍被采納。此法有變成氣體（或稱發生氣體）及滴注式之兩種。 變成氣體方式之方法是將碳化氣體（C4H10，C3H8，CH4等）和空氣相混合后送入變成爐（Gas generator），在爐內10001100之高溫下，使碳化氫和空氣反應而生成所謂變成氣體（Converted Gas），由變成爐所生成的氣體有各種稱呼，本文便利上叫做變成氣體。變成氣體以CO、H2、N2，為主成份，內含微量CO2、H2O、CH4，然后將此氣體送進無外氣泄入的加熱爐內施行滲碳。滲碳時，因所需的滲碳濃度不同，在變成氣體內添加適當量的C4H10、C

6、3H8、CH4等以便調滲碳濃度。 2.滲碳熱處理掌握 2.1.滲碳熱處理的常見缺陷 滲碳熱處理的常見缺陷有碳濃度過高、表面局部貧碳、表面產生六角形裂紋等。碳濃度過高產生緣由是滲碳時急劇加熱，溫度又過高或固體滲碳時用全新滲碳劑，或用劇烈的催滲劑過多都會引起滲碳濃度過高的現象。隨著碳濃度過高，工件表面消失塊狀粗大的碳化物或網狀碳化物。由于這種硬脆組織產生，使滲碳層的韌性急劇下降。并且淬火時形成高碳馬氏體，在磨削時簡單消失磨削裂紋。 碳濃度過低產生的緣由是溫度波動很大或催滲劑過少都會引起表面的碳濃度不足。最抱負的碳濃度為0.91.0%之間，低于0.8%C，零件簡單磨損。滲碳后表面局部貧碳產生的緣由固

7、體滲碳時，木炭顆粒過大或夾雜有石塊等雜質，或催滲劑與木炭拌得不勻稱，或工件所接觸都會引起局部無碳或貧碳。工件表面的污物也可以引起貧碳。 2.2.缺陷的掌握 碳濃度過高的解決方法是不能急劇加熱，需采納適當的加熱溫度，不使鋼的晶粒長大為好。假如滲碳時晶粒粗大，則應在滲碳后正火或兩次淬火處理來細化晶粒；嚴格掌握爐溫勻稱性，不能波動過大，在反射爐中固體滲碳時需特殊留意；固體滲碳時，滲碳劑要新、舊配比使用。催滲劑最好采納47%的BaCO3，不使用Na2CO3作催滲劑。 表面局部貧碳的處理方法是滲碳溫度一般采納920940，滲碳溫度過低就會引起碳濃度過低，且延長滲碳時間；滲碳溫度過高會引起晶粒粗大；催滲劑(BaCO3)的用量不應低于4%。 滲碳濃度加劇過渡在進行滲碳處理時應當將固體滲碳劑肯定要按比例配制，攪拌勻稱。裝爐的工件留意不要有接觸。固體滲碳時要將滲碳劑搗實，勿使滲碳過塌而使工件接觸。去除表面的污物。表面產生六角形裂紋的防止方法是淬火后必需經過充分回火或多次回火，消退內應力。采納4060粒度的軟質或中質氧化鋁砂輪，磨削進給量