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气氛渗碳

收益 应用和材料 工艺细节

渗碳是一个将碳引入至固态铁合金中的表面硬化处理。将金属的温度加热至转变温度并在按照预设时间在该温度保持即可实现。渗碳后,将零部件淬火,以加强渗层的表面硬度。而心部不受影响。

低碳钢的表面硬化大多采用此法。渗碳的市场份额体现了它对工业的重要性,三分之一的表面硬化热处理都是采用的渗碳淬火方式。

收益

渗碳与淬火制造出的硬表面耐磨性强。不仅如此,经过此处理的材料心部柔软,可避免冲击荷载故障。和表面淬火处理不同,该处理方式常用于深层渗碳处理。

应用和材料

主要应用于汽车的传动齿轮与传送轴,风力涡轮机与泵的零部件,以及要求长时间使用的及在高冲击荷载下使用的零部件。多种钢材均可渗碳。可通过对合金元素以及工艺参数的选择以实现坚硬耐磨表面与强韧心部的独有结合。 

示例:

DIN SAE BS
1.7131 - 16MnCr5 5115/5117 590H17
1.7243 - 18CrMo4 4118H 708M20
1.6523 - 20NiCrMo2-2 8620H 805H20
1.5752 - 15NiCr13/14NiCr14 3310 655H13

工艺细节

渗碳是一个在低碳钢(一般含0.25%的碳)表面渗入碳及其它合金元素的热化学扩散处理。碳扩散深度及相应的有效的淬硬层深度(ECD)不尽相同,渗层浅的可低于2mm,深的可达4至6mm。整个处理过程包括三个步骤:

  • 在箱式炉中进行热化学处理,并进行淬火,以在880至980°C的富碳介质环境中将碳渗入物质表面。
  • 在油、聚合物/水溶液或盐中淬火过后即可实现硬化。
  • 随后进行回火。回火温度及保温时间视产品之要求与应用条件而定。回火过程将峰值内应力降至最低,并减少起裂。