谈渗碳二次淬火工艺

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1、谈渗碳二次淬火工艺太原重型机械集团热处理分公司(山西省太原市030024)陈进磊郑树林摘要：二次淬火工艺目的是细化表层组织，使表层获得细小的隐晶马氏体加均匀而细小的颗粒碳化物组织，并减少残余奥氏体量j工件经过渗碳、淬火和低温回火后，工件的表层∞cO．8％一1．0％，组织是回火马氏体加均匀分布的细小颗粒状碳化物和一部分残余奥氏体，硬度约为58—62HRC．对于我们厂内现生产的齿轮、齿轴件大都是大型重载齿轮、齿轴，选用20CrMnMo、20CrNiMo、20CrNi2Mo、17Cr2Ni2Mo等，经过渗碳、淬火、低温回火后，其心部是低碳马氏体，硬度可达30～45HRC。这里对于二次淬火中出现的

2、一些问题进行分析和处理。关键词：残余奥氏体碳化物残余奥氏体的遗传性表面硬度对于性能要求很高，或是本质粗晶粒钢制成的零件，渗碳后应采用二次淬火工艺方法，其工艺曲线如图l所示。第一次淬火加热温度在Ac3以上(约850～900℃)，目的是细化表层组织，改善心部性能，同时可以消除表层的网状碳化物。对心部要求不太高时，可以用正火代替第一次淬火。第二次淬火加热至Acl～Acm，进行不完全淬火，目的是细化表层组织，使表层获得细小的隐晶马氏体加均匀而细小的颗粒碳化物组织，并减少残余奥氏体量。二次淬火后进行低温回火。920～950℃图1工件经过渗碳、淬火和低温回火后，工件的表层∞cO．8％～1．O％，组织是

3、回火马氏体加均匀分布的细小颗粒状碳化物和一部分残余奥氏体，硬度约为≥58(可以根据实际情况调整回火温度)HRC。心部的组织和性能则随钢种而异。对于低碳钢，它在奥氏体状态稳定性差，淬透性差，在淬火并回火后心部组织是铁素体+珠光体或是铁素体+索氏体，硬度低，约为185～204耶S。对于低碳合金钢，视其淬透性和工件尺寸，可以获得回火马氏体加铁素体组织，或是托氏体(或索氏体)加铁素体组织，硬度较高，具有高的强度、韧性和塑性。对于我们厂内现生产的齿轮、齿轴件大都是大型重载齿轮、齿轴，选用20CrMnMo、20CrNiMo、20CrNi2Mo、17Cr2Ni2Mo等，经过渗碳、淬火、低温回火后，其心部

4、是低碳马氏体，硬度可达30～45HRC，综合力学性能也很好。在实际操作过程中，对于要求高的工件，或是深渗碳层的工件，我们也曾试验采用渗碳二次淬火工艺，但由于工艺把握的不准确，使得一些渗碳淬火工件的表面硬度达不到正常的硬度，而且随着淬火次数的增多，硬度不会增长，只是越来越均匀，对此，我们做了多次分析和实验，从工艺方法入手，改进并修正了工艺方案。109首先分析一下组织在淬火前后的变化。对于表面．组织应该是回火马氏体加均匀分布的细小颗粒状碳化物和残余奥氏体，在二次淬火过程中．第次的淬火的加热温度较高，可以细化组织，井且能溶解太部分的碳化物．但在淬火后，表面高碳组织中留F了丈量的残余奥氏体。在我们

5、咀往的工艺中．是直接将淬火后工件进行再扶升高温进行二次淬火，这样淬火结束后进行低温回火，结果表面硬度意外的偏低。对此．我们曾分析是否由于两次刊高温使得工件表面脱碳?通过做裘面含碳量的测试．答案是否定的。所以怀疑是没有淬火成功，于是将工件再次的淬火处理，结果硬度仍然低于正常值+对随炉的仿形试棒进行切片后组织分析．结果发现其残余舆氏体量偏高(圈2)。在没有深冷处理手段的前提下，我们先将工件进行了两次低温同火处理．试图将组织中的马氏体状态进行改变．从原来的粗针、长针状转变为短针(图3)．它弥散在肌体组织中应该较原来的状态所裘现出来的各种商度指标好的多。但从表面硬度米讲．们然是不理想的．因为就从组

6、织的转变上束讲，残余奥氏体在回火过程中是无法再次转变为马氏体．也就无从谈起表面硬度的提高了。为此，我们从T艺的源头抓起．仔细分析产生残余奥氏体的原因。第一次淬火我们选择了温度较高的880～900℃，此时表层碳化物大部分溶解到史氏体中(图4)，在这样的温度下淬火，当然的可咀使心部组织充分的细化，同时可阻解决由于渗碳过程中形成的网状碳化物，但也无可避免的使表层组织中形成大量的残余奥氐体，此时如果赢接进行连续的快速升高温、再次淬火，那在第二次淬火加热过程中，残余奥氏体没有足够的时间进行转化．在爿到奥氏体化温度范阉内时．有未溶解碳化物与先前生成的残余奥氏体中碳形成平衡对抗，使得先形成残余奥氏体更加

7、稳定化．并在随后的淬火过程中也将稳定的遗留下来，同时后形成奥氏体在拎却过程中马氏体转变的不彻底性．也会形成新的残余奥氏体相，这两部分使得最终残余奥氏体相互相叠加而使比例更太，从而使硬度偏低。综上所述．我们将硬度偏低的原因总结为对残余奥氏体比例较大的问题处理不得当。首先，在第次淬火过程中，由于高温的原因．一方面使表断残留下大0图5粗针马氏体+55％残余奥氏体量的残余舆氏体(图5)，另一方面，在再次升温过程中．没有停留的时间