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滲碳與滲氮一般是指鋼的表面化學(xué)熱處理
( s/ x- m* ?, V滲碳必須用低碳鋼或低碳合金鋼�,？煞譃楣腆w.液體.氣體滲碳三種,。應(yīng)用較廣泛的氣體滲碳,，加熱溫度900-950攝氏度,。滲碳深度主要取決于保溫時(shí)間,，一般按每小時(shí)0.2-0.25毫米估算。表面含碳量可達(dá)百分之0.85-1.05,。滲碳后必須熱處理,，常用淬火后低溫回火。得到表面高硬度心部高韌性的耐磨抗沖擊零件,。 4 n H4 }- O, @) {# L' A, p
滲氮應(yīng)用最廣泛的氣體滲氮,，加熱溫度500-600攝氏度。氮原子與鋼的表面中的鋁.鉻.鉬形成氮化物,，一般深度為0.1-0.6毫米,，氮化層不用淬火即可得到很高的硬度,，這種性能可維持到600-650攝氏度。工件變形小,，可防止水.蒸氣.堿性溶液的腐蝕。但生產(chǎn)周期長(zhǎng),，成本高,，氮化層薄而脆，不宜承受集中的重載荷,。主要用來(lái)處理重要和復(fù)雜的精密零件,。 7 } v# O! F x" G$ ^6 s
涂層、鍍膜,、是物理的方法,。“滲”是化學(xué)變化，本質(zhì)不同,。 鋼的滲碳---就是將低碳鋼在富碳的介質(zhì)中加熱到高溫(一般為900--950C),使活性碳原子滲入鋼的表面,以獲得高碳的滲層組織,。隨后經(jīng)淬火和低溫回火,使表面具有高的硬度、耐磨性及疲勞抗力,而心部仍保持足夠的強(qiáng)度和韌性,。
6 k& \4 x1 |$ {" D滲碳鋼的化學(xué)成分特點(diǎn) (1)滲碳鋼的含碳量一般都在0.15--0.25％范圍內(nèi),對(duì)于重載的滲碳體,可以提高到0.25--0.30％,以使心部在淬火及低溫回火后仍具有足夠的塑性和韌性,。但含碳量不能太低,否則就不能保證一定的強(qiáng)度。; D. o V" k0 ^6 z2 M9 ?9 q
(2)合金元素在滲碳鋼中的作用是提高淬透性,細(xì)化晶粒,強(qiáng)化固溶體,影響滲層中的含碳量,、滲層厚度及組織,。在滲碳鋼中通常加入的合金元素有錳、鉻,、鎳,、鉬、鎢,、釩,、硼等。 2 Z- V, {* E5 \4 N
常用滲碳鋼可以分碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼兩大類(lèi) (1)碳素滲碳鋼中,用得最多的是15和20鋼,它們經(jīng)滲碳和熱處理后表面硬度可達(dá)56--62HRC,。但由于淬透性較低,只適用于心部強(qiáng)度要求不高,、受力小、承受磨損的小型零件,如軸套,、鏈條等,。
0 [6 W$ S. T9 Z" P, Z2 L" X (2)低合金滲碳鋼如20Cr、20Cr2MnVB,、20Mn2TiB等,其滲透性和心部強(qiáng)度均較碳素滲碳鋼高,可用于制造一般機(jī)械中的較為重要的滲碳件,如汽車(chē),、拖拉機(jī)中的齒輪、活塞銷(xiāo)等,。. v% e+ R0 a) F( Y! b W x
(3)中合金滲碳鋼如20Cr2Ni4,、18Cr2N4W,、15Si3MoWV等,由于具有很高的淬透性和較高的強(qiáng)度及韌性,主要用以制造截面較大、承載較重,、受力復(fù)雜的零件,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪,、軸等。
0 S8 O1 x0 e. x* ~$ X2 e' y固體滲碳,、液體滲碳,、氣體滲碳---滲碳溫度為900--950C,表面層w(碳)為0.8--1.2％,層深為0.5--2.0mm。
7 I# }. R' B; H" C& w# A- G8 i滲碳后的熱處理---滲碳工件實(shí)際上應(yīng)看作是由一種表面與中心含量相差懸殊碼復(fù)合材料,。滲碳只能改變工件表面的含碳量,而其表面以及心部的最終強(qiáng)化則必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍軐?shí)現(xiàn),。滲碳后的工件均需進(jìn)行淬火和低溫回火。淬火的目的是使在表面形成高碳馬氏體或高碳馬氏體和細(xì)粒狀碳化物組織,。低溫回火溫度為150--200C ,。
" u5 i2 A6 v, U& ?$ A6 H( n滲碳零件注意事項(xiàng) (1)滲碳前的預(yù)處理正火--目的是改善材料原始組織、減少帶狀,、消除魏氏組織,使表面粗糙度變細(xì),消除材料流線(xiàn)不合理狀態(tài),。正火工藝;用860--980C空冷、179--217HBS,。 (2)滲碳后需進(jìn)行機(jī)械加工的工件,硬度不應(yīng)高于30HRC,。 (3)對(duì)于有薄壁溝槽的滲碳淬火零件,薄壁溝槽處不能先于滲碳之前加工。 (4)不得用鍍鋅的方法防滲碳,。 U% x' m9 y; @* c
1 [7 D; n& Q1 V$ e防止?jié)B碳方法 (1)加大余量法---在不需要滲碳的部位預(yù)先留出一定的加工余量,其留量比滲碳層深度大一倍以上,。滲碳后先車(chē)去滲碳層再轉(zhuǎn)淬火。 (2)鍍銅法---在不需滲碳的部位電鍍一層0.02--0.04mm的銅,銅層要致密,不得暴露原金屬,。 (3)涂料法---在不需滲碳的部位涂上防滲涂料,。 (4)工裝法----自制專(zhuān)用工裝,把不需滲碳的部位封閉密封。 ) s G3 O0 _- l1 g9 c, E
鋼的滲氮---(強(qiáng)化滲氮;抗蝕滲氮) 使氮原子滲入鋼的表面,形成富氮硬化層的一種化學(xué)熱處理工藝,。與滲碳相比,，滲氮處理后零件具有:高的硬度和耐磨性,高的疲勞強(qiáng)度,較高的抗咬合性,較高的抗蝕性,滲氮過(guò)程在鋼的相變溫度以下(450-600C)進(jìn)行,因而變形小,體積稍有脹大。缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)(一般氣體滲氮土藝的滲氮時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十到100h),、成本高,、滲層薄(一般為0.5mm左右)而脆,不能承受太大問(wèn)接觸應(yīng)力和沖擊載荷。 ) l2 l; h+ Z2 N& N4 S% W
滲氮用鋼---從理論上講,所有的鋼鐵材料都能滲氮,。但我們只將那些適用可滲氮處理并能獲得滿(mǎn)意效果的鋼才稱(chēng)為滲氮用鋼,。凡含有Cr、Mo,、V,、Ti、Al等元素的低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼,、工具鋼,、不銹鋼(不銹鋼滲氮前需去除工件表面的鈍化膜,對(duì)不銹鋼、耐熱鋼可直接用離子氮化方法處理),、球墨鑄鐵等均可進(jìn)行滲氮,。 . A& j$ b* [' a9 S# l" L' c
滲氮后零件雖然具有高硬度、高耐磨性和高的疲勞強(qiáng)度,但只是表面很薄的一層(鉻鉬鋁鋼于500--540C經(jīng)35--65h滲氮層深只達(dá)0.3--0.65mm) ,。必須有強(qiáng)而韌的心部組織作為滲氮層的堅(jiān)實(shí)基底,才能發(fā)揮滲氮的最大作用,。總的來(lái)看,大部分滲氮零件是在有摩擦和復(fù)雜的動(dòng)載荷條件下工作的,不論表面和心部的性能都要求很高,。
9 R7 M) m- O" o5 f& e) c) O+ t如果用碳鋼進(jìn)行滲氮,形成Fe 4N和Fe 2N較不穩(wěn)定。溫度稍高,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強(qiáng)度和韌性,。為了在表面得到高硬度和高耐磨性,同時(shí)獲得強(qiáng)而韌的心部組織,必須向鋼中加入一方面能與氮形成穩(wěn)定氮化物,另外還能強(qiáng)化心部的合金元素,。如Al、Ti,、V,、W、Mo,、Cr等,均能和氮形成穩(wěn)定的化合物,。其中Cr、W,、Mo,、V還可以改善鋼的組織,提高鋼的強(qiáng)度和韌性。
/ T( ?9 p8 z: D3 p目前專(zhuān)門(mén)用于滲氮的鋼種是38CrMoAlA,其中鋁與氮有極大的親和力,是形成氮化物提高滲氮層強(qiáng)度的主要合金元素,。AlN很穩(wěn)定,到約1000C的溫度在鋼中不發(fā)生溶解,。由于鋁的作用使鋼具有良好的滲氮性能,此鋼經(jīng)過(guò)滲氮表面硬度高達(dá)1100--1200HV(相當(dāng)67--72HRC)。38CrMoAlA鋼脫碳傾向嚴(yán)重,各道工序必須留有較大的加工余量,。
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對(duì)高硬度,、高耐磨性要求的氮化件,不宜選用碳鋼和一般合金鋼。對(duì)以提高抗蝕性能為主的氨化件可選用碳鋼和一般合金鋼,。 ! n! G1 D9 M. T) @
滲氮零件注意事項(xiàng) (1)滲氮前的預(yù)備熱處理調(diào)質(zhì)--滲氮工件在滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,以獲得回火索氏體組織,。調(diào)質(zhì)處理回火溫度一般高于滲氮溫度。 (2)滲氮前的預(yù)備熱處理去應(yīng)力處理--滲氮前應(yīng)盡量消除機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力以穩(wěn)定零件尺寸,。消除應(yīng)力的溫度均應(yīng)低于回火溫度,保溫時(shí)間比回火時(shí)間要長(zhǎng)些,再緩慢冷卻到室溫,。斷面尺寸較大的零件不宜用正火。工模具鋼必須采用淬火回火,不得用退火,。 (3)滲氮零件的表面粗糙度Ra應(yīng)小于1.6um,表面不得有拉毛,、碰傷及生銹等缺陷。不能及 時(shí)處理的零件須涂油保護(hù),以免生銹,。吊裝入爐時(shí)再用清潔汽油擦凈以保證清潔度,。 (4)含有尖角和銳邊的工件,不宜進(jìn)行氮化處理,。 (5)局部不氮化部位的保護(hù),不宜用留加工余量的方法。 (6)表面未經(jīng)磨削處理的工件,不得進(jìn)行氮化,。 4 r" a( ~$ `, L
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發(fā)表于 2017-10-21 21:56:25
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