渗碳表面硬化处理法

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1、渗碳表面硬化处理法渗碳硬化乃表面硬化法之一种，属于化学表面硬化法。渗碳者先于钢之表面产生初生态之碳，而后使之渗入钢之表面层，逐渐扩散入内部。初生态之碳乃由CO或CH4等气体分解而得。CO之来源或由含有CO之气体得之，或由固体渗碳剂之反应而产生于渗碳容器内，或者由含有氰化物之盐浴得之。初生态之碳由钢之表面扩散入内部时，钢之温度须增高至沃斯田铁化温层范围内，使初生态之碳埂于扩散，盖沃斯田铁可溶解较多之〞C〞而肥粒铁则溶解力极小，故渗碳温度必须在Ac3要以上之温度。以便渗碳作用得以进行。再配合各种热处理法，使得钢之去面生成高碳硬化心部低碳之低硬度层。使处理供具有表面硬而耐磨，心部韧而耐冲

2、击之性质。　　一、渗碳处理之种类与特点：　　(一)渗碳法之种类渗碳法按使用之渗碳剂而可分为如下三大类：(1)固体渗碳法：以木炭为主剂的渗碳法。(2)液体渗碳法：以氰化钠(NaCN)为主剂之渗碳法。(3)气体渗碳法：以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂的渗碳法。　　(二)渗碳法之比较(1)固体渗碳法长处：(a)设备费便宜，操作简单，不需高度技术。(b)加热用热源，可用电气、瓦斯、燃料油。(c)大小工件均适，尤其对大形或需原渗碳层者有利。(d)适合多种少量生产。短处：(a)渗碳深度及表面碳浓度不易正确调节，有过剩渗碳的倾向。处理件变形大。(b)渗碳终了时，不易直接淬火，需再加热。(c)作业

3、环境不良，作业人员多。　　(2)液体渗碳法长处：(a)适中小量生产。设备费便宜。不需高度技术。(b)容易均热、急速加热，可直接淬火。(c)适小件、薄渗碳层处理件。(d)渗碳均匀，表面光辉状态。短处：(a)不适于大形处理件的深渗碳。(b)盐浴组成易变动，管理上麻烦。(c)有毒、排气或公害问题应有对策。(d)处理后，表面附着盐类不易洗净，易生锈。(e)难以防止渗碳。有喷溅危险。　　(3)气体渗碳法长处：(a)适于大量生产。(b)表面碳浓度可以调节。(c)瓦斯流量、温度、时间容易自动化，容易管理。短处：(a)设备费昂贵。(b)处理量少时成本高。(c)需要专门作业知识。　　二、固体渗碳法：

4、　　将表面渗碳钢作成的工件，连同渗碳剂装入渗碳箱而密闭，装入加热炉，加热成沃斯田铁状态，使碳从钢表面侵入而扩散，处理一定时间后，连同渗碳箱冷却，只取出渗碳处理工件，进行一次淬火、二次淬火、施行回火。　　此固体渗碳在渗碳法中历史最老，不适于连续处理大量工件，作业环境不良，已有衰退倾向，不过炉及其它设备也较简单，多种少量的处理也较方便，不至于完全绝迹。固体渗碳的渗碳机构以气体渗碳为基础，亦即箱内的固体渗碳剂与箱内空气中的氧反应，成为二氧化碳(CO2)，CO2再与碳反应，生成一氧化碳(CO)。C+O2=CO2C+CO2=2COCO在钢表面分解，析出碳〔C〕。2CO=〔C〕+CO2　　〔C

5、〕异于普通的碳，此种在钢表面分解的原子状碳(atomicCarbon)即称为活性碳或初生态碳(nascentCarbon)的活性强的碳，本讲义表成〔C〕；另一方面，钢材表面副生的CO2再在固体渗碳剂表面依(2)式生成CO，依(3)式分解而析出〔C〕，此反应连续反复进行，碳从钢材表面侵入扩散，而渗碳。　　　　前述反应与铁(Fe)组合成渗碳反应。Fe+2CO={Fe-C}+CO2　　渗碳用之碳素，如以渗碳性之强度顺序列之，可排如木炭、焦炭、石墨、骨炭。通常使用木炭为主剂，再添加若干渗碳促进剂。一般以碱金属的碳酸盐为促进剂，碳酸盐中的碳酸锂(LiCO3)、碳酸锶　　(SrCO3)、碳酸钾

6、(KCO3)、的促进能大，但昂贵，工业上采用碳酸钡(BaCO3)、碳酸钠(Na2CO3)为多。虽促进能不如，但有耐久性，Na2CO3快劣化，所以通常木炭加BaCO320～30%，或再加10%以下的Na2CO3为渗碳剂。　　固体渗碳处理程序下：先将处理工件去锈，脱脂以适当的间隔(20～25㎜以上)排列于渗碳箱中，周围填围渗碳剂，加盖以粘土封密装入如图五之电气炉，坑式炉也可用。加热保持一定时间。　　在炉中经过所定后，在炉内徐冷或者由炉中拖出空冷，后进行热处理。渗碳钢的表面为高碳钢，心部为低碳钢，有必要施行适用各部份的硬化处理，一般籍一次淬火将心部组织微细化，其次藉二次淬火将渗碳层硬化，

7、最后藉回火使硬化层的组织安定化。　　但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理，镍铬钢、镍铬钼钢等的结晶粒粗大化少，未必要一次淬火，渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的，亦无此必要；一次淬火的淬火温度高，变形大，容易脆裂，要尽量避免；渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。二次淬火后，施行回火，消除应力，赋予韧性、分解残留沃斯田铁，防止时效变形，要求高硬度者在150℃以下长时回火，忌讳时效变形者，可在稍高的180～200℃回火。　　三、液体渗碳法：　　液体渗碳法为将工作件