气体渗碳是表面渗碳处理一种常见的渗碳方式,表面渗碳处理是常见的热处理方式之一。气体渗碳,由于适合大量生产化,作业可以简化,品质管制容易等特点,目前最普遍被采用。此表面处理方法有变成气体(或称发生气体)及滴注式之两种。
气体渗碳表面处理过程
1、进行气体渗碳时,需要前述的气体变成炉、处理炉及其它附属设备,都属于气密式炉体,炉内有风扇使渗碳及温度均匀化。
2、在变成炉变成的渗碳性气体,以对应于处理目的的气体组成或露点的气体导入处理炉。
3、此气体参与钢的渗碳,会副生CO2,减低渗碳性,为了从钢材表面除去CO2,有必要以某速度以上使渗碳性气体流动,调节气体流量,使炉内气体每1小时置换5~10次,又为了防止炉外的氧化性气体混入,炉内压力要保持稍高于1气体。
4、取出、装入处理品之际,要实施火陷帘,防止空气混入,免得爆炸。
5、渗碳终了后进行淬火,不过渗碳温度当作淬火温度时太高的话,可降低气体的碳位,降低炉温,成为淬火适温后淬冷。
6、淬火用油若不适当,则即使在炉内为光辉状态,淬入油中时也会氧化着色,达不到光辉处理的目的;淬火油阻害光辉性的因子有油的氧化、残留碳、硫量等油的性状或直接与组成有关者,或微量的水分及空气混入的活,也会降低光辉度。气体渗碳后降低温度至800℃以后直接淬火于水或油中,此时若使用麻淬火之处理则可减少淬火变形,又气体渗碳后之组织,其表皮含碳浓度与芯部含碳量之间有显著之差异,所以渗碳后须施以扩散退火(900~950℃),此后在800℃淬火之,淬火后必须在150~180℃施以低温回火。
渗碳后之热处理
一般情况下,这种处理依渗碳温度而分为二种:
(1)渗碳温度在钢件原含碳量之Ac3上方时,渗碳后中心部份之组织变成微细,表皮则为粗大,此时热处理只须将表皮之粗大晶粒处理成微细晶粒即可,故将渗碳后之钢件,加热至A1稍上方(780℃附近)淬火即可。
(2)若渗碳温度在Ac3上方甚高温度处,则中心部晶粒亦成为粗大,此时须经二次热处理。第1次淬火之目的在于使未被渗碳之心部组织微细化,即加热至Ac3上起沃斯田铁变态,而结晶粒刚微细化时淬火之,故温度较高。同时在此温度下,渗碳层之高碳部份的网状雪明碳铁可固熔于沃斯田铁,所以淬火后不再有网状雪明碳铁存在。
但是此淬火温度,作为渗碳层之淬火温度未免过高,必须再一次在较低之温度作第二次淬火。此温度对于渗碳层而言,相当于A1与Acm之间约760℃附近,故经第二次淬火之铲,渗碳表面层为麻田散铁,基地中有许多球状碳化物存在,故耐磨性高。
回火系去除淬火时发生之残留应力,且将一部份之残留沃斯田铁变为麻田散铁。温度过高则硬度会降低,普通以150~200℃为最适宜。若须较高之硬度时,则宜在100~170℃回火,若须韧性时,则宜在400℃以上,Ac1以下回火之,则得回火糙斑铁组织。
气体渗碳氮化法
气体渗碳氮化时,渗碳和渗氮作用同时行。气体渗碳用的气体渗碳用的气体用来产生渗碳作用,而N H3气体用产生渗氮作用。气体渗碳氮化温度为704~900℃,其处理时间比气体渗碳法短,得较薄的硬化层,所得渗碳氮化结果类似于液体渗碳氮化所得者。
处理层的硬化能,比由渗碳所得的渗碳层好,所以把渗碳氮化和淬火适当配合时,碳钢或低合金钢也可以得到十分安定的高硬度硬化层。由此法所得的硬化层深度为0.07~0.75㎜。淬火时可采用油淬火,有时可实施气体淬火来防止淬火变形而仍能得到高的表面硬度。
渗碳氮化所使用的钢由以低碳构造用钢和低合金构造用钢为主,其主要目的是改善耐磨性。假如同时要满足耐荷重性和耐磨性,首先渗碳1.5~1.8㎜,其次实施渗碳氮化,然后加以油淬火。
气体渗碳氮化层因为含有N,其回火软化抵抗性大,所以回火温度要比气体渗碳淬火者高。通常回火于190~210℃时,表面硬度为HRC58以上。
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