20Cr钢渗碳样品淬火组织的研究(2)
3.3 800℃下淬火后20Cr钢渗碳样品的组织和硬度分析 19
3.4 830℃下淬火后20Cr钢渗碳样品的组织和硬度分析 20
3.5 860℃下淬火后20Cr钢渗碳样品的组织和硬度分析 21
3.6 各温度下硬度变化对组织和硬度的综合分析 23
4 结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 渗碳钢简介
1.1.1 渗碳钢的定义
渗碳钢，可经受渗碳淬火使其表面的硬度以及耐磨性提高而心部保持适当强度和韧性的钢，它也是用来制造渗碳零件的钢种[2]。其成分特点是低的含碳量，一般在0.1%-0.25%；渗碳钢中含有的元素有Mn、Cr、Ni等元素，同时一般还会伴随着V、Ti、Mo、W等微量元素。
1.1.2 渗碳的目的和分类
钢的渗碳就是钢件经过钢的渗碳，让碳原子慢慢渗入表面，使其表面获得一定含碳量和一定的碳浓度梯度的工艺。这是机器制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺。
渗碳的目的是使得机器零件获得较高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度等较好的综合力学性能。
通过渗碳聚集状态的不同来分类，渗碳的方法可分为三类，分别为液体渗碳法、固体渗碳法、气体渗碳法。
以下为三种渗碳方法的分类：
（1）气体渗碳法
气体渗碳就是渗碳样品进行气体介质渗入样品的一个方法，可以用碳氢化合物有机液体。在渗碳温度下气体会进行热分解，其中的活性碳原子被析出，然后气体渗入工件的表层。当然，也可以使用事先制备完成的成分气体通入炉内，经过渗碳温度后分解得到活性碳原子，然后渗入工件的表层进行渗碳处理[2]。根据渗碳气的制备方法可分为氮基气渗碳和吸热式气氛渗碳等方法。
（2）固体渗碳法
固体渗碳法就是把渗碳工件装进有固体渗剂的密封箱里，再通过渗碳温度加热时进行渗碳。固体渗碳剂成分主要是由起催渗作用的碳酸盐以及一定大小的固体炭粒组成的。其常用的固体渗碳温度一般处在在900—930℃之间。理由是根据铁碳状态图来反应，只有在奥氏体区域内，铁中碳C的浓度才会出现很大范围的变动，碳C的扩散才可以发生在单相的奥氏体中。因此900—930℃这个温度刚好较渗碳钢的AC3点略微高了一些，并且保证了实现上述条件。
（3）液体渗碳法
液体渗碳就是指在能够析出活性炭原子的盐浴里进行的一种渗碳方法。它的优点是加热速度非常快，并且加热的很均匀，有助于后面渗碳的直接淬火热处理；它的缺点是大多数的盐浴都是有毒的，不易于我们进行反复实验。
液体渗碳使用的温度大多设定在920—940℃之间，需要考虑的原则和固体渗碳类似。
1.1.3 渗碳钢工件的工艺流程
热处理和组织特点渗碳件一般的工艺路线为:下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削。渗碳温度为900~950℃，渗碳后的热处理通常采用直接淬火加低温回火，但对渗碳时易过热的钢种如20、20Mn2等，渗碳后需先正火，以消除晶粒粗大的过热组织，然后再淬火和低温回火[1]。淬火温度一般为Ac1+30~50℃。使用状态下的组织为:表面是高碳回火马氏体加颗粒状碳化物加少量残余奥氏体，心部是低碳回火马氏体加铁素体(淬透)或铁素体加托氏体(未淬透) [1]。
渗碳的这种工艺手法被机械制造广泛应用。这个方法是将低碳钢工件放入渗碳介质里加热，表面让活性碳原子激活，最终得到有用的组织的方法。然后经过淬火或者回火来提高表层的硬度、耐磨性等综合力学性能。与此同时，让心部仍然有非常好的强韧性。渗碳钢在渗碳之后性能取决于很多因素，比如渗层厚度、碳化物浓度等等技术指标，同时它会和渗碳层以及样品的心部组织产生联系，出现很多组织形态，比如马氏体、奥氏体、铁素体、碳化物等等组织，非常值得我们去研究。
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