滲碳熱處理是目前機械制造業中應用廣泛的一種化學熱處理方法。它是將低碳鋼在富碳的介質中加熱到高溫(一般是900-950℃),使活性碳原子滲入鋼的表面,以獲得高碳的滲層組織。滲碳熱處理后經淬火和低溫回火,使表面具有高的硬度、耐磨性及疲勞抗力,而心部仍保持足夠的強度和韌性。
零件經滲碳熱處理后,滲碳層應達到一定的表面碳濃度、深度和濃度梯度,才能得到所需要的機械性能。表面碳濃度對零件的機械性能影響較大,對不同機械性能的影響也有所不同,如:
(1)隨表面碳濃度的增加耐磨性也增加,見圖一;
(2)隨表面碳濃度的增加,抗彎強度和沖擊值反而下降,見圖二、圖三;
(3)表面碳濃度為0.8-1.05%時,扭轉強度達到最大值,見圖四;
(4)表面碳濃度為0.93%左右時,彎曲疲勞強度具有最高值,見表1。這是由于表面碳濃度大于1.1%時,滲碳層中碳化物的不均勻性增加,容易形成大塊或網狀碳化物,使滲碳層的脆性增大,疲勞強度下降。
表面碳濃度(%) | 0.8 | 0.93 | 1.15 | 1.42 |
疲勞強度(kgf/mm2) | 87 | 94 | 84 | 68 |
由此可見,滲碳熱處理后零件表面含碳量控制在0.7-1.05%之間為宜,過低會使耐磨性下降,過高時脆性增大,強度不能滿足要求。對于承受沖擊疲勞載荷的零件,表面碳濃度應為0.7-0.9%;對于承受彎曲疲勞載荷的零件,表面碳濃度應為0.8-1.05%;對于承受高接觸疲勞載荷和需要抗磨性很高的零件,表面碳濃度可提高到1.15%。
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