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渗碳件缺陷的预防与补救

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：缺陷产生后应分析其具体原因，采取相应预防措施。预防措施是提高渗碳炉的密封性，确保无空气进入。预防措施是降低渗碳剂活性，或重新在低的渗碳气氛中扩散一段时间；渗碳结束后进行快速冷却。渗碳后零件出炉温度过高、等温盐浴或淬火加热盐浴脱氧不良，都可能引起表面氧化，应仔细控制渗碳剂盐浴成分，并对零件表面及时清洗。

渗碳经常出现的缺陷种类很多，其原因可能牵涉到渗碳前的原始组织，也可能是渗碳过程的问题，还可能是渗碳后的热处理问题。下面仅就渗碳过程中出现的缺陷组织进行介绍。

1.渗碳层深度不均匀

渗碳层深度不均匀的成因很多。

(1)炉温不均匀或温度过高；

(2)零件表面的氧化皮、锈迹等没有清理干净，存在油污等；

(3)零件的装炉方法不合理，工件之间距离太近，无气流通道，放置不当、循环不良或搅拌性差，局部有死角或气体供应渗碳不足；

(4)固体渗碳时渗碳剂拌和不均匀，或渗碳箱的尺寸太大、温差过大，或碳势不均；

(5)渗碳时炉气恢复太慢，或炉内气氛循环不良；

(6)零件表面沉积炭黑。

缺陷产生后应分析其具体原因，采取相应预防措施。

(1)改善炉温的均匀性和控制工艺温度，改进炉丝的分布；

(2)渗碳前清理干净零件表面，确保表面清洁，渗剂滴量恰当；

(3)装料合理，零件之间应有一定的距离，确保渗碳的正常进行；

(4)渗碳剂搅拌均匀，控制渗碳箱的尺寸；

(5)加大渗碳气氛的流量，进行气体的搅拌，确保碳势稳定；

(6)降低碳势，或重新渗碳。

2.表层贫碳或脱碳

其成因可能是炉体漏气，流量小，炉内压力小或出现负压，或扩散期炉内气氛碳势过低，或高温出炉后在空气中缓冷时氧化脱碳。

预防措施是提高渗碳炉的密封性，确保无空气进入。渗碳后的零件应以较快的速度冷却或进行直接淬火，改善冷却条件以及淬火时加热保护。补救办法是在碳势较高的渗碳介质中进行补渗。在脱碳层小于0.02mm情况下可以采用磨去或喷丸等办法进行补救。

3.粗大网状或大块状碳化物组织

出现粗大网状或大块状碳化物可能是由于渗碳剂活性太大、渗碳阶段温度过高、扩散阶段温度过低及渗碳时间过长引起。

预防措施是降低渗碳剂活性，或重新在低的渗碳气氛中扩散一段时间；渗碳结束后进行快速冷却。如果网状碳化物级别低于2级，则可在淬火前进行正火处理，否则报废。

4.黑色组织

在含Cr、Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在渗层表面组织中出现沿晶界呈断续网状的黑色组织。出现这种黑色组织的原因，可能是渗碳介质中的氧向钢的晶界扩散，形成Cr、Mn和Si等元素的氧化物，即“内氧化”；也可能是氧化使晶界上及晶界附近的合金元素贫化，淬透性降低，致使淬火后出现非马氏体组织。

预防黑色组织的措施是注意渗碳炉的密封性能，降低炉气中的含氧量，一旦工件上出现黑色组织，若其深度不超过0.02mm，则可以增加一道磨削工序将其磨去，或进行表面喷丸处理。

5.反常组织

这种组织与前述过的共析钢退火组织缺陷中的反常组织一样。其特征是在先共析渗碳体周围出现铁素体层，在渗碳件中，常在钢中含氧量较高(如沸腾钢)的固体渗碳时看到，具有反常组织的钢经淬火后易出现软点。补救办法是，适当提高淬火温度或适当延长淬火加热的保温时间，使奥氏体均匀化，并采用较快的淬火冷却速度。

6.表面腐蚀和氧化

渗碳剂不纯，含杂质多，如硫或硫酸盐的含量高，液体渗碳后零件表面粘有残盐，均会引起腐蚀。渗碳后零件出炉温度过高、等温盐浴或淬火加热盐浴脱氧不良，都可能引起表面氧化，应仔细控制渗碳剂盐浴成分，并对零件表面及时清洗。