?滲碳熱處理是將低碳金屬(通常是鋼)在富碳的介質(zhì)中加熱到高溫,使活性碳原子滲入金屬表面,形成一定深度的高碳硬化層,然后經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火,使表面獲得高硬度、高耐磨性和高疲勞強(qiáng)度,而心部仍保持良好的韌性。
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滲碳前準(zhǔn)備
工件預(yù)處理:工件在滲碳前需要進(jìn)行預(yù)處理,包括清洗、脫脂和去除表面的氧化皮等。清洗可以使用有機(jī)溶劑或堿性溶液,以確保工件表面潔凈,有利于碳原子的吸附。例如,對(duì)于表面有油污的齒輪工件,可以用汽油或三氯乙烯等有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗,然后用熱水沖洗干凈。
選擇滲碳介質(zhì):根據(jù)滲碳工藝的類(lèi)型(氣體滲碳、液體滲碳或固體滲碳)選擇合適的滲碳介質(zhì)。氣體滲碳介質(zhì)如天然氣、丙烷等碳?xì)浠衔?,它們?cè)跔t內(nèi)可以分解出活性碳原子;液體滲碳介質(zhì)是含有碳的鹽浴,如氰化鹽?。ㄓ捎诃h(huán)保問(wèn)題,現(xiàn)在使用受到限制);固體滲碳介質(zhì)主要是由木炭和催滲劑(如碳酸鈉、碳酸鋇)組成的混合物。
滲碳過(guò)程
確定滲碳溫度和時(shí)間:滲碳溫度一般在 900 - 950℃,溫度越高,碳原子的擴(kuò)散速度越快,滲層形成的速度也越快,但過(guò)高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致工件的晶粒長(zhǎng)大,影響性能。滲碳時(shí)間根據(jù)工件所需的滲層深度來(lái)確定,通常采用經(jīng)驗(yàn)公式或通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。例如,對(duì)于要求滲層深度為 0.8 - 1.2mm 的工件,在 930℃的氣體滲碳爐中,可能需要 5 - 8 小時(shí)。
控制爐內(nèi)氣氛:在氣體滲碳過(guò)程中,要嚴(yán)格控制爐內(nèi)氣氛的成分和流量。爐內(nèi)氣氛一般由滲碳?xì)怏w、稀釋氣體(如氮?dú)猓┖透换瘹怏w組成。通過(guò)調(diào)節(jié)各種氣體的比例,可以控制碳原子的供給速度和滲碳速度。例如,增加富化氣體(如甲烷)的比例,可以提高滲碳速度,但也要防止碳勢(shì)過(guò)高導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)碳黑。
淬火處理
滲碳后的工件需要進(jìn)行淬火,以獲得高硬度的表面。淬火溫度根據(jù)工件材料和滲層的碳含量來(lái)確定,一般在 780 - 860℃之間。淬火介質(zhì)可以是油、水或聚合物淬火劑。油淬火可以獲得較好的淬火效果,減少工件的變形和開(kāi)裂,但冷卻速度相對(duì)較慢;水淬火冷卻速度快,但容易引起工件變形和開(kāi)裂,需要根據(jù)工件的形狀、尺寸和材料等因素選擇合適的淬火介質(zhì)。例如,對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小的滲碳工件,可以采用水淬火;對(duì)于形狀復(fù)雜的工件,如帶有齒形的滲碳齒輪,采用油淬火或聚合物淬火劑淬火更為合適。
低溫回火
淬火后的工件需要進(jìn)行低溫回火,溫度一般在 150 - 250℃?;鼗鸬哪康氖窍慊饝?yīng)力,穩(wěn)定組織,提高工件的韌性和尺寸穩(wěn)定性。低溫回火后,滲碳層的硬度略有下降,但仍能保持較高的硬度和耐磨性。例如,經(jīng)過(guò)低溫回火后,滲碳層的硬度可能從淬火后的 62 - 65HRC 下降到 58 - 62HRC,但工件的韌性得到了顯著提高,能夠承受較大的沖擊載荷。