关于渗碳淬火技术的若干问题讨论

孤鸿踏雪

为了活跃论坛气氛，增进会员之间的技术交流，并对渗碳淬火生产中长期存在的“老生常谈问题”：如非马组织的成因及预防措施、各种金相组织不合格问题、过渗碳问题、渗碳产品常见缺陷及预防等等，进行热烈的讨论和交流，从而通过讨论和交流使一些长期悬而未解的难题得到一定程度的解决，特发此贴，欢迎大家踊跃跟帖、达帖、质疑和交流！

junjie19870117

我现在还搞不懂的是：比如A3或是ST12材质的产品（轴套，外径不大于20mm）在渗碳时,为什么渗层能达到客户的要求,但是硬化层却达不到客户给出的渗层要求呢,而且是相差很多(硬化层比渗层浅),不是说硬化层跟渗层是对应的关系么,哪位高手能详细的阐述下渗层跟淬硬层之间的关系?

还有就是关于有些产品会出现次表层脱碳的现象,这个事什么原因造成的?

周建国

一般情况下渗碳层深度都会高于硬化层的深度（硬化层浅01.-----0.2mm是正常的），要是相差很大，如果是一样的淬火条件，那么就是两者的淬透性不一样的缘故。

2009119

回2楼的：
碳素钢渗层应由表面测量至过渡层的1/2处，而硬化层评价标准是HV550或HV515，理论上讲要达此条件此处含碳量在0.3-0.35%即可，但实际受诸多条件影响;如油品泠速、工件淬火后的基体硬度、过渡层的深浅等。你所说的两种材料都是低碳钢，淬透性极差加之考虑变形等因素实际生产中又不能过高温度淬火故基体不能得到较高的硬度，所以会出现渗渗层与硬化层有较大差别。  换句话说：如20CrMnTi制造的小件在正常渗碳后在快油下冷却所得到的总渗层与有效硬化层是不会相差太远的。
个人理解，全无依据。前辈见后勿见笑，算是抛砖引玉吧！！

热工女将

有效硬化层深度的定义是从零件表面到维氏硬度值为550HV处的垂直距离。从定义中我们知道，有效硬化层深度取决于渗层中的硬度分布，而硬度分布是与渗层中各处的含碳量密切相关的。在正常淬火的条件下渗层淬火组织应为马氏体，渗层中各处的硬度取决于原材料的淬透性和碳浓度分布。当材料一定时，对应于550HV处的含碳量也应该是一定的。20CrMo或20CrMnTi，经渗碳之后，对应于550HV处的碳浓度约为0.35%～0.40%，从理论上讲，相对应的平衡组织中铁素体与珠光体的比例是一定的，铁素体大约占50%～56%，在金相检验中，50%铁素体比较容易区分，故我们用金相法，测量50%～56%铁素体处至表面的距离定为有效硬化层深度。

2009119

楼上女前辈高论，受教了。向你致敬，!!!可晚生有一疑惑：对于淬透的零件，芯部应这为低碳马氏体，依据上述方法是否可以评定？还有其它方法吗？金相法是比硬度法方便。

天山雪莲

有效硬化层深还与淬火条件有关，如淬火温度、冷却速度等。

hnzzwzh

说说我公司在渗碳过程中的缺陷。单件产品重量在0.5至1kg之间的居多，表面加工余量为0.2，一直存在产品表面缺陷，原因应该是产品压产品的压痕，有时产品之间烧结在一起。请指教。

hnzzwzh

有效硬化层深度的定义是从零件表面到维氏硬度值为550HV处的垂直距离。从定义中我们知道，有效硬化层深度取决于渗层中的硬度分布，而硬度分布是与渗层中各处的含碳量密切相关的。在正常淬火的条件下渗层淬火组织应为马 ...
热工女将 发表于 2009-10-21 20:39

我公司产品要求心部5%以内的铁素体，按50%来判断那全部是硬化层了。

孤鸿踏雪

我来提一个问题：
     渗碳淬火后，若马氏体组织粗大，级别超标，究竟与哪些因素有关？

周建国

10# 孤鸿踏雪


和材质的原始组织，渗碳的碳浓度，淬火温度等有关系。

霜月

马氏体组织粗大的原因，除了楼上周专家说的原因外，渗碳温度过高，渗碳周期过长，原材料带状组织不合格也会引起。

孤鸿踏雪

请问10#楼（周工）：
     能否谈谈碳浓度是如何影响马氏体组织级别的？

热火

我觉得碳浓度主要会影响残奥和碳化物的含量，对于马氏体组织的级别影响很小。马氏体组织的级别应该主要和奥氏体的原始大小有关。

dzkyx1314

这个碳浓度应该应该只影响表面碳化物级别和残奥，对于是否影响影响马氏体级别我想可能会有影响，但应该延迟长大的倾向。

天山雪莲

14#楼（热火）：
     “我觉得碳浓度主要会影响残奥和碳化物的含量”，这个观点我很赞同；但对于“对于马氏体组织的级别影响很小”有不同认识。
     我个人认为：由于现行标准的马氏体和残奥是共用一个图谱，所以，当残奥超标时，就造成了马氏体也超标的“假象”。其实，但残奥超标时，马氏体针长未必会超标。可以用特殊腐蚀方法，检查原奥氏体晶粒度，如果原奥氏体晶粒度不超标，则马氏体亦不会超标。原因是：最初形成的1~2片马氏体的长度是最长的，但根据马氏体形成机理，最初形成马氏体针叶再长也不会穿过原奥氏体晶界的，后来形成的马氏体因越来越细微，所以更不会超标的。

yangxinshan

有效硬化层深与淬火有关，（如淬火温度、冷却速度）与材料的合金元素有关、与碳浓度的分布有关，

yangxinshan

碳浓度对碳化物、残奥影响很大,但对马氏体影响也很大，残余奥氏体和马氏体在有些场合难以分清，造成马氏体粗大的假象。
很多年前，曾经大量的试验，对于马氏体针粗大的零件，经过冰冷处理后金相合格，证明残余奥氏体和马氏体有混合难以分辨的想象，也就是说碳浓度影响表面碳化物级别和残奥，影响影响马氏体级别的准确判断！

霜月

对于零件渗碳淬火后表面的内氧化和非马，各位是如何判定的？

天山雪莲

“非马”就是由于内氧化造成的：
      非马组织  简而言之，非马组织是指马氏体以外的其它组织，如铁素体、珠光体、贝氏体、残余奥氏体、魏氏组织等。平常所说的非马组织是指渗碳淬火工艺过程的一种缺陷组织。这种组织是由于渗碳介质中氧向钢中扩散，在晶界上形成Cr、Mn等元素的氧化物，致使该处合金元素贫化，淬透性降低，淬火后出现黑色网状组织（托氏体）。
     内氧化  热处理过程中，介质中生成的氧沿工件表层的晶界扩散，发生晶界合金元素的氧化过程。
     晶界氧化  是在利用含有微量H2O和CO2的RX气体（商品名称，标准成分的40%H2+4%N2+20%CO）进行渗碳时因H2O和CO2与钢发生反应而在晶界形成氧化物的一种现象。钢中的铬和锰极易被氧化，当氧从钢的表面侵入时，晶界附近的铬和锰便较其它元素优先扩散至晶界与氧结合而形成氧化物。当然，在钢的表面上也同样形成氧化物。在显微镜下观察时，晶界氧化物呈网状分布。晶界氧化的深度与渗碳时间有关，一般为0.01~0.02mm左右。