滲碳
滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25％)。滲碳后﹐鋼件表面的化學(xué)成分可接近高碳鋼。工件滲碳后還要經(jīng)過(guò)淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度﹐并保持心部有低碳鋼淬火后的強(qiáng)韌性﹐使工件能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛用于飛機(jī)﹑汽車和拖拉機(jī)等的機(jī)械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。
滲碳工藝在中國(guó)可以上溯到2000年以前。最早是用固體滲碳介質(zhì)滲碳。液體和氣體滲碳是在20世紀(jì)出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用的。美國(guó)在20年代開始采用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳。30年代﹐連續(xù)式氣體滲碳爐開始在工業(yè)上應(yīng)用。60年代高溫(960～1100℃)氣體滲碳得到發(fā)展。至70年代﹐出現(xiàn)了真空滲碳和離子滲碳。
原理
滲碳與其他化學(xué)熱處理一樣﹐也包含3個(gè)基本過(guò)程。
①分解
滲碳介質(zhì)的分解產(chǎn)生活性碳原子。
②吸附
活性碳原子被鋼件表面吸收后即溶到表層奧氏體中﹐使奧氏體中含碳量增加。
③擴(kuò)散
表面含碳量增加便與心部含碳量出現(xiàn)濃度差﹐表面的碳遂向內(nèi)部擴(kuò)散。碳在鋼中的擴(kuò)散速度主要取決于溫度，同時(shí)與工件中被滲元素內(nèi)外濃度差和鋼中合金元素含量有關(guān)。
滲碳零件的材料 一般選用低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小於0.25％)。滲碳后必須進(jìn)行淬火才能充分發(fā)揮滲碳的有利作用。工件滲碳淬火后的表層顯微組織主要為高硬度的馬氏體加上殘余奧氏體和少量碳化物﹐心部組織為韌性好的低碳馬氏體或含有非馬氏體的組織﹐但應(yīng)避免出現(xiàn)鐵素體。一般滲碳層深度范圍為0.8～1.2毫米﹐深度滲碳時(shí)可達(dá)2毫米或更深。表面硬度可達(dá)HRC58～63﹐心部硬度為HRC30～42。滲碳淬火后﹐工件表面產(chǎn)生壓縮內(nèi)應(yīng)力﹐對(duì)提高工件的疲勞強(qiáng)度有利。因此滲碳被廣泛用以提高零件強(qiáng)度﹑沖擊韌性和耐磨性﹐借以延長(zhǎng)零件的使用壽命。
分類
按含碳介質(zhì)的不同，滲碳可分為固體滲碳﹑液體滲碳﹑氣體滲碳和碳氮共滲。
固體滲碳
把零件埋在裝滿固體滲碳劑(主要成分是木炭，并有碳酸鈉﹑碳酸鋇等作催滲劑)的容器中加熱，在高溫下通過(guò)碳與催滲劑的化學(xué)反應(yīng)分解出活性碳原子，滲入零件表面。固體滲碳可以在各種加熱爐中進(jìn)行，簡(jiǎn)單易行，但質(zhì)量不易控制，周期長(zhǎng)，勞動(dòng)條件差。
