钢的渗碳和渗氮钢及其热处理

1）渗碳钢及其热处理

渗碳钢的使用条件和性能要求

以齿轮为例，对渗碳钢的工作条件和性能要求分析。齿轮的工作，几个应力作用下：如从网格点的齿面根进行脉动弯曲应力，接触传输功率的齿面接触应力引起的，两个相对运动（包括滚动和滑动摩擦等）。在这些应力，齿轮常见的失效形式是疲劳损伤如断齿，齿面损伤如点蚀和硬化层的接触疲劳剥落。齿轮的服务条件复杂，不仅与钢的耐磨性，由于高的接触疲劳强度，强度和齿轮的屈服强度，还应具有高的塑性和韧性。

钢结构的渗透特性

在低碳含量的碳含量在渗碳件：核心（w（C）= 0.1% - 0.25%），使心脏有足够的零件塑性，韧性。如果碳的含量太低，渗碳层表面容易；碳含量太高，而塑性和韧性的降低心脏科，是减少表面压应力，从而减少弯曲疲劳强度。

合金化原理：主加Cr，Mn，Ni，Si，B等元素，改善心脏的淬透性和强化铁素体，添加W，Mo，V，Ti等元素，晶粒细化，进一步提高心脏的淬透性。

热处理的特点

预先热处理（渗碳前）进行归一化处理，其作用是提高硬度，改善切削加工性能，而且使结构均匀，消除缺陷，晶粒细化。淬火和低温回火一般渗碳最终热处理，获得高的硬度，在表面层和坚硬的心高耐磨性。

根据钢的化学成分的差异，有三种常用的热处理方法

第一个是预冷却，淬火和低温回火后直接渗碳（称为直接淬火法），适用于合金元素含量较低，不易钢的过热，如20CrMnTi钢等。

第二个是第一个经过渗碳缓冷至室温，然后重新加热淬火和低温回火（称为淬火法），适用于渗碳容易过热的碳钢和低合金钢，或固体渗碳的零件，如20，20Cr钢。

第三是室温下缓慢冷却后再渗碳，二次加热淬火和低温回火（说两次淬火法），一个重要的部分合金钢为本质粗晶粒钢和苛刻的性能，但由于生产周期长，成本高，易氧化脱碳和工件的变形，已很少使用生产。

最终热处理后的组织应当由表面层为回火马氏体，和粒状合金碳化物+残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体和少量的铁素体（淬火）或铁素体+珠光体（未淬透时）。普通渗碳钢热处理后的力学性能如表。