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25A钢经过气体渗碳处理后组织与性能关系的研究 论 文
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文档介绍：
钢的渗碳--- 就是将低碳钢在具有丰富碳的介质中加热到高温( 一般为 900--950C), 使活性碳原子渗入钢的表面, 以获得高碳的渗层组织。随后经淬火和低温回火, 使表面具有高的硬度、耐磨性及疲劳抗力, 而心部仍保持足够的强度和韧性。渗碳钢的化学成分特点: (1) 渗碳钢的含碳量一般都在 0.15--0.25 %范围内, 对于重载的渗碳体, 可以提高到 0.25--0.30 %, 以使心部在淬火及低温回火后仍具有足够的塑性和韧性。但含碳量不能太低, 否则就不能保证一定的强度。(2) 合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性, 细化晶粒, 强化固溶体, 影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织。在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等。常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类。(1) 碳素渗碳钢中, 用得最多的是 15 和 20 钢, 它们经渗碳和热处理后表面硬度可达 56--62HRC 。但由于淬透性较低, 只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件, 如轴套、链条等。(2) 低合金渗碳钢如 20Cr 、 20Cr2MnVB 、 20Mn2TiB 等, 其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高, 可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件, 如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等。(3) 中合金渗碳钢如 20Cr2Ni4 、 18Cr2N4W 、 15Si3MoWV 等, 由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性, 主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件, 如航空发动机的齿轮、轴等。固体渗碳; 液体渗碳; 气体渗碳--- 渗碳温度为 900--950C, 表面层 w( 碳)为 0.8--1.2 %, 层深为 0.5--2.0mm 。渗碳后的热处理--- 渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料。渗碳只能改变工件表面的含碳量, 而其表面以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现。渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火。淬火的目的是使在表面形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织。低温回火温度为 150--200C 。渗碳零件注意事项: (1) 渗碳前的预处理正火-- 目的是改善材料原始组织、减少带状、消除魏氏组织, 使表面粗糙度变细, 消除材料流线不合理状态。正火工艺;用 860--980C 空冷。(2) 渗碳后需进行机械加工的工件, 硬度不应高于 30HRC 。(3) 对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件, 薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工。(4) 不得用镀锌的方法防渗碳。防止渗碳方法: (1) 加大余量法--- 在不需要渗碳的部位预先留出一定的加工余量, 其留量比渗碳层深度大一倍以上。渗碳后先车去渗碳层再转淬火。(2) 镀铜法--- 在不需渗碳的部位电镀一层 0.02--0.04mm 的铜, 铜层要致密, 不得暴露原金属。(3) 涂料法--- 在不需渗碳的部位涂上防渗涂料。(4) 工装法---- 自制专用工装, 把不需渗碳的部位封闭密封。钢的渗氮---( 强化渗氮; 抗蚀渗氮) 使氮原子渗入钢的表面, 形成富氮硬化层的一种化学热处理工艺。与渗碳相比,渗氮处理后零件具有: 高的硬度和耐磨性, 高的疲劳强度, 较高的抗咬合性, 较高的抗蚀性, 渗氮过程在钢的相变温度以下(450-600C) 进行, 因而变形小, 体积稍有胀大。缺点是周期长( 一般气体渗氮土艺的渗氮时间长达数十到 100h) 、成本高、渗层薄(一般为 0.5mm 左右) 而脆, 不能承受太大问接触应力和冲击载荷。渗氮用钢--- 从理论上讲, 所有的钢铁材料都能渗氮。但我们只将那些适用可渗氮处理并能获得满意效果的钢才称为渗氮用钢。凡含有 Cr 、 Mo 、V、 Ti、 Al 等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢( 不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜, 对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理) 、球墨铸铁等均可进行渗氮。渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度, 但只是表面很薄的一层( 铬钼铝钢于 500--540C 经 35--65h 渗氮层深只达 0.3--0.65mm) 。必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底, 才能发挥渗氮的最大作用。总的来看, 大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的, 不论表面和心部的性能都要求很高。如果用碳钢进行渗氮, 形成 Fe4N 和 Fe2N 较不稳定。温度稍高, 就容易聚集粗化, 表面不可能得到更高的硬度, 并且其心部也不能具有更高的强度和韧性。为了在表面得到高硬度和高耐磨性, 同时获得强而韧的心部组织, 必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物, 另外还能强化心部的合金元素。如 Al、 Ti、V、W、 Mo 、 Cr 等, 均能和氮形成稳定的化合物。其中 Cr 、W、 Mo 、V 还可以改善钢的组织, 提高钢的强度和韧性。目前专门用于渗氮的钢种是 38CrMoAlA, 其中铝与氮有极大的亲和力, 是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素。 AlN 很稳定, 到约 1000C 的温度在钢中不发生溶解。由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能, 此钢经过渗氮表面硬度高达 HV( 相当 67--72HRC) 。 38CrMoAlA 钢脱碳倾向严重, 各道工序必须留有较大的加工余量。对高硬度、高耐磨性要求的氮化件, 不宜选用碳钢和一般合金钢。对以提高抗蚀性能为主的氨化件可选用碳钢和一般合金钢。渗氮零件注意事项: (1) 渗氮前的预备热处理调质-- 渗氮工件在渗氮前应进行调质处理, 以获得回火索氏体组织。调质处理回火温度一般高于渗氮温度。(2) 渗氮前的预备热处理去应力处理-- 渗氮前应尽量消除机械加工过程中产生的内应力以稳定零件尺寸。消除应力的温度均应低于回火温度, 保温时间比回火时间要长些, 再缓慢冷却到室温。断面尺寸较大的零件不宜用正火。工模具钢必须采用淬火回火, 不得用退火。(3) 渗氮零件的表面粗糙度 Ra 应小于 1.6um, 表面不得有拉毛、碰伤及生锈等缺陷。不能及时处理的零件须涂油保护, 以免生锈。吊装入炉时再用清洁汽油擦净以保证清洁度。(4) 含有尖角和锐边的工件, 不宜进行氮化处理。(5) 局部不氮化部位的保护, 不宜用留加工余量的方法。(6) 表面未经磨削处理的工件, 不得进行氮化。防止渗氮方法(1) 镀锡法--- 在防渗表面镀 10--15u m 的锡层, 防渗层太薄则效果差, 厚了又容易使锡漫流。(2) 涂料法--- 将锡粉、铅粉、氧化铬粉以 3:1:1 比例混匀, 用***化锌浴液调成稀糊状涂于零件防渗表面, 或用水玻璃( 质量分数为 10--15 %) 和石墨粉( 质量分数为 85--90 %) 调成糊状涂刷后, 缓慢烘干。(3) 工装法---- 自制专用工装, 把不需渗氮的部位封闭密封。渗氮后的零件, 工作表面即能获得高硬度, 一般情况下不再进行其他加工, 因此常是最后一道工序( 氮化后的工件至多再进行精磨或研磨加工)。可得到 600--1200HV 的表面硬1
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钢渗碳后的组织观察
钢渗碳后的组织观察――渗碳层标定及热处理后组织评定 ――渗碳层标定及热处理后组织评定 一、实验目的1.掌握渗碳层深度的测定方法 掌握渗碳层深度的测定方法 2.了解工件渗碳层中碳化物、残余奥氏体和马氏体及心部铁素体的评 了解工件渗碳层中碳化物、 了解工件渗碳层中碳化物 级标准及缺陷组织。 级标准及缺陷组织。二、实验内容概述
1. 20CrMnTi钢渗碳后缓冷组织； 钢渗碳后缓冷组织； 钢渗碳后缓冷组织心部← 亚共析（P＋F） ← 共析（P） ← 亚共析（ ＋ ） 共析（ ）过共析P＋Fe3CⅡ 过共析 ＋2. 20CrMnTi钢渗碳后淬火组织 钢渗碳后淬火组织 节园： 节园：M回＋K＋A’ ＋ 齿顶： 齿顶： M回＋K＋A’ ＋ 心部：低碳 心部：低碳M3. 渗碳件的质量检查 （1）渗碳层深度检查方法 ） 宏观断口法； 宏观断口法； 金相显微组织法； 金相显微组织法； 等温淬火法； 等温淬火法； 化学分析法； 化学分析法； 显微硬度法HV渗碳 层呈 银白 色瓷 状未渗碳部 分呈灰色 纤维状550有效渗层深度距表面距离?金相显微组织法测量渗层深度的方法： 测量渗层深度的方法： 显微镜放大倍数为100倍（用带刻度 倍的目镜与 倍的物 倍的目镜与10倍的物 显微镜放大倍数为 倍 用带刻度10倍的目镜与 ），每小格的尺度为 每小格的尺度为0.013mm。 镜），每小格的尺度为 。 1. 低碳钢淬火试样要进行正火，磨抛后用 硝酸酒精浸蚀。 低碳钢淬火试样要进行正火 磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀 淬火试样要进行正火， 硝酸酒精浸蚀。 渗层总层深=过共析 共析+亚共析的 过共析+共析 亚共析的1/2处 渗层总层深 过共析 共析 亚共析的 处。 2. 低碳合金钢淬火试样要进行等温退火（或渗碳后缓冷试 低碳合金钢淬火试样要进行等温退火 淬火试样要进行等温退火（ ），磨抛后用 硝酸酒精浸蚀。 磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀 样），磨抛后用 硝酸酒精浸蚀。 渗层总层深=过共析 共析+亚共析 即测至心部组织不变处） 过共析+共析 亚共析（ 渗层总层深 过共析 共析 亚共析（即测至心部组织不变处） 亚共析（ ＋ ） 过共析P＋ 共析（ ） 心部 ← 亚共析（P＋F） ← 共析（P） ← 过共析 ＋Fe3CⅡ21（2）硬度检查方法 ） 检查齿轮表面 检查齿轮表面 硬度的部位 硬度的部位 齿顶角检查齿轮心部 检查齿轮心部 硬度的部位 硬度的部位2 H 3H（3）渗碳后的金相组织评级标准（以拖拉机渗碳齿轮为例） ）渗碳后的金相组织评级标准（以拖拉机渗碳齿轮为例）在淬火回火状态下评定。试样应在横断面切取， 在淬火回火状态下评定。试样应在横断面切取，用4%硝 硝 酸酒精溶液浸蚀，在400倍下观察，根据评级标准进行评定。 酸酒精溶液浸蚀， 倍下观察，根据评级标准进行评定。渗碳层碳化物评级标准该标准共分8级 常啮合齿轮 级合格 级合格， 级返修 级返修， 级废品 级废品； 该标准共分 级。常啮合齿轮1-6级合格，7级返修，8级废品；非常 啮合齿轮1-5级合格 级合格， 级返修 级返修， 级废品。（评级部位见图所示 级废品。（评级部位见图所示） 啮合齿轮 级合格，6-7级返修，8级废品。（评级部位见图所示）残余奥氏体和马氏体评级标准根据残余奥氏体量的多少和马氏体针的大小，对照标准图片进行评定。 根据残余奥氏体量的多少和马氏体针的大小，对照标准图片进行评定。 该标准共分8级 级合格， 级返修。（评级部位见图所示 级返修。（评级部位见图所示） 该标准共分 级。 1-6级合格，7-8级返修。（评级部位见图所示） 级合格心部铁素体评级标准根据铁素体的形态、 根据铁素体的形态、数量 及其大小， 及其大小，对照标准图片 进行评定。该标准共分6级 进行评定。该标准共分 级， 1-3级合格，4-6级返修。 级合格， 级返修 级返修。 级合格 评级部位见图所示） （评级部位见图所示）齿根检查K部位 检查 部位 齿顶） （齿顶）检查A‘M部位 部位 检查 节园） （节园）检查心部F 检查心部 部位 H 1 H 3检查心部硬度部位三、实验报告要求 详见电子实验报告查看: 5997|回复: 7
渗碳淬火钢、调质钢、表面淬火钢有什么不同
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渗碳淬火钢、调质钢、表面淬火钢有什么不同
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渗碳淬火钢一般是低碳钢，调质，表面淬火的一般是中高碳钢
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主要热处理方法不同，得到的组织性能有差异，你是问这三种钢的热处理方法还是这三种钢的材质
签名被屏蔽
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成分方面的差异：渗碳钢是低中碳，调质钢中碳为主，表面淬火钢中高碳。
& && & 性能方面的差异：渗碳钢要求表面硬度高耐磨、心部韧性好、耐冲击载荷，调质钢要求内外一致，表面淬火钢与渗碳钢有点类似、但工艺简单生产率高。
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热处理方式不一样？
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调质钢一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳钢.一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能,即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性。
& && & 需要渗碳的钢多为低碳钢或低合金钢，通过热处理工艺将活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分，使工件表面获得高硬度。
& && & 表面淬火的钢是经过快速加热，快速冷却，使得工件表面迅速形成细小的马氏体，使表面获得高硬度高耐磨性。
每个人都是生活的主角
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渗碳处理：
为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。
　　渗碳介质的分解产生活性碳原子。
　　活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。
　　表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
　　渗碳零件的材料 一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25%)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。
处理工艺：
　　1、 直接淬火低温回火
　　组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低
　　适用范围： 操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。
　　2 、 预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃
　　组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。
　　适用范围： 操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。
　　3、 一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃
　　组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。
　　适用范围： 适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
　　4、 渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火，淬火温度840-860℃
　　组织及性能特点：高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。
　　适用范围： 主要用于Cr—Ni合金渗碳工件
　　5、 二次淬火低温回火
　　组织及性能特点：第一次淬火（或正火），可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织（850-870℃），第二次淬火主要改善渗层组织，对心部性能要求不高时可在材料的Ac1—Ac3之间淬火，对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。
　　适用范围： 主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件，特别是对粗晶粒钢。但在渗碳后需经过两次高温加热，使工件变形和氧化脱碳增加，热处理过程较复杂。
　　6、 二次淬火冷处理低温回火
　　组织及性能特点：高于Ac1或Ac3（心部）的温度淬火，高合金表层残余A较多，经冷处理（-70℃/-80℃）促使A转变从而提高表面硬度和耐磨性。
　　适用范围： 主要用于渗碳后不进行机械加工的高合金钢工件。
　　7、 渗碳后感应加热淬火低温回火
　　组织及性能特点：可以细化渗层及靠近渗层处的组织。淬火变形小，不允许硬化的部位不需预先防渗。
　　适用范围： 各种齿轮和轴类
　　指在制作黑陶后期烧制过程中，通过烟熏的方式，烟气中的小颗粒碳分子渗透到陶体中，使得陶体乌黑发亮，且黑色自然光泽。
　　这种渗碳处理方法制作的黑陶是我国制陶产业所特有的技术，在国内外的陶器行业有很高的知名度。
　　调质（quenching and high temperature tempering）即淬火和高温回火的综合热处理工艺。
　　调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多．因此，调质处理在热处理中占有很重要的位置。
　　在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。
钢的热处理工艺
　　钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面热处理等方法。其中回火又包括高温回火、中温回火和低温回火。
　　钢的回火
　　将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。
　　调质通常指淬火+高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。 方法也就是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+30~50℃；过共析钢为Ac1+30~50℃；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。淬火后在500~650℃进行回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能。
　　但是,同时应该注意,还有调质钢这一说. 调质钢是在冶炼钢材时候加锰,硅进行的过程.要注意区别。
表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。
　　表面淬火的目的在于获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韧性，常用于机床主轴，齿轮，发动机的曲轴等。
　　表面淬火采用的快速加热方法有多种，如电感应，火焰，电接触，激光等，目前应用最广的是电感应加热法。
　　感应加热表面淬火就是在一个感应线圈中通以一定频率的交流电（有高频，中频，工频三种），是感应圈周围产生频率相同的交变磁场，置于磁场之中的工件就会产生与感应线圈频率相同，方向相反的感应电流，这个电流叫涡流。由于集肤效应，涡流主要集中在工件的表层。 由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度，随即向工件喷水，将工件表层淬硬。
　　感应电流的频率愈高，集肤效应也愈强烈，故高频感应加热用途最广。高频感应加热常用频率是200~300kHz，其加热速度极快，通常只有几秒种，淬硬层深度一般为0.5~2mm。主要用于要求淬硬层较薄的中，小型零件，如齿轮，轴等
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我觉得主要看你怎么用！其实常用的就那几种钢！
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学习了，热处理不懂O(∩_∩)O~
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