滲碳缺陷及質(zhì)量控制

6.2.8滲碳質(zhì)量控制一、滲碳工件的檢驗(yàn)1檢驗(yàn)項(xiàng)目

1）滲碳層深度的檢驗(yàn)，一般在滲碳后進(jìn)行。

2）滲碳層和心部硬度的檢驗(yàn)，一般在熱處理后進(jìn)行。

3）滲碳層含碳量及濃度梯度的檢驗(yàn)。

4）滲碳層和心部組織的檢驗(yàn)。

5）滲碳件力學(xué)性能的檢驗(yàn)。此種檢驗(yàn)的目的是為了尋求合理的滲碳工藝參數(shù)，主要是測(cè)量滲碳試樣的硬度、耐磨性、抗拉強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等。2檢驗(yàn)方法

1）

滲碳層深度的檢驗(yàn)

方法

宏觀斷口法；金相顯微組織法；等溫淬火法；

化學(xué)分析法；顯微硬度法

宏觀斷口分析

此法是將隨爐滲碳的試樣直接淬火，然后打斷，觀察其斷口。在斷口上滲碳層呈白色瓷狀斷口，未滲碳部分為灰色纖維狀斷口，根據(jù)兩種斷口交界至表面的距離就可以量出滲碳層深度，從而可以確定出爐時(shí)間。滲碳層呈銀白色瓷狀未滲碳部分呈灰色纖維狀顯微分析

此法是用金相顯微鏡對(duì)滲碳試樣橫截面進(jìn)行顯微測(cè)量。試樣須先退火，經(jīng)滲碳后表層為高碳鋼，心部為低碳鋼，因此，從表至里組織也是從過共析到亞共析逐慚變化。一般應(yīng)用較廣而且比較容易測(cè)量的是以組織中有50％珠光體處為標(biāo)準(zhǔn)分界，即滲碳層深度等于過共析層十共析層+1/2亞共析層的總和。有時(shí)對(duì)于某些合金鋼的滲碳層是測(cè)量到出現(xiàn)原始組織為止。

金相顯微組織法測(cè)量滲層深度方法顯微鏡放大倍數(shù)為100倍（用帶刻度10倍的目鏡與10倍的物鏡），每小格的尺度為0.013mm。1.低碳鋼淬火試樣要進(jìn)行正火，磨拋后用4%硝酸酒精浸蝕。滲層總層深=過共析+共析+亞共析的1/2處。2.低碳合金鋼淬火試樣要進(jìn)行等溫退火（或滲碳后緩冷試樣），磨拋后用4%硝酸酒精浸蝕。滲層總層深=過共析+共析+亞共析（即測(cè)至心部組織不變處）硬度檢查方法H23H檢查齒輪表面硬度的部位檢查齒輪心部硬度的部位齒頂角距表面距離HV有效滲層深度550距表面距離HV有效滲層深度5502）滲碳層金相組織檢驗(yàn)

金相組織檢驗(yàn)主要是指檢驗(yàn)滲碳層碳化物級(jí)別、馬氏體級(jí)別、殘留奧氏體的數(shù)量和組織缺陷。

滲碳后的金相組織評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（以拖拉機(jī)滲碳齒輪為例）

在淬火回火狀態(tài)下評(píng)定。試樣應(yīng)在橫斷面切取，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，在400倍下觀察，根據(jù)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。殘余奧氏體和馬氏體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)殘余奧氏體量的多少和馬氏體針的大小，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)。1-6級(jí)合格，7-8級(jí)返修。（評(píng)級(jí)部位見圖所示）心部鐵素體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鐵素體的形態(tài)、數(shù)量及其大小，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)共分6級(jí)，1-3級(jí)合格，4-6級(jí)返修。（評(píng)級(jí)部位見圖所示）滲碳層碳化物評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)。常嚙合齒輪1-6級(jí)合格，7級(jí)返修，8級(jí)廢品；非常嚙合齒輪1-5級(jí)合格，6-7級(jí)返修，8級(jí)廢品。（評(píng)級(jí)部位見圖所示）13HH檢查A‘M部位（節(jié)園）檢查K部位（齒頂）檢查心部F部位檢查心部硬度部位齒根3）

滲碳層濃度梯度的檢驗(yàn)雖然金相分析可以大致的了解滲碳層的濃度分布情況，但并不精確。為此，常用剝層分析方法進(jìn)行濃度梯度的檢驗(yàn)。該方法是將Ф20～40×80mm的隨滲試樣，進(jìn)行0.05－0.1毫米的分層別離，然后進(jìn)行定碳分析。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)作出含碳最與離表面距離的分布曲線，該曲線反映出滲層濃度分布情況。1滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物

2滲層中有大量的殘余奧氏體

3黑色組織

4過熱

5表面脫碳

6表面含碳量過低滲層深度不足

7滲碳層過深

8滲碳層不均勻

9表面腐蝕及氧化

10心部硬度不足

11心部出現(xiàn)過多的鐵素體

12反常組織

二、滲碳件常見缺陷1滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物原因：滲碳劑活性太高，使表面含碳量過高。滲碳后冷速太慢，預(yù)冷溫度過低。

危害：增加了表面脆性，滲層易剝落，降低使用壽命。零件在淬火或磨削中易產(chǎn)生裂紋。

防止及消除辦法：嚴(yán)格控制滲碳時(shí)爐氣的碳勢(shì)和工藝參數(shù)，使?jié)B層濃度不致于過高；進(jìn)行ACm以上的高溫淬火或正火

2滲層中有大量的殘余奧氏體：

原因：

滲碳劑濃度太高，使表面含碳量過高。淬火溫度過高。

危害：降低表面硬度和接觸疲勞、彎曲疲勞性能，淬火易變形。

消除辦法：進(jìn)行高溫回火后，重新加熱淬火或冷處理。3黑色組織所謂黑色組織是指在滲層內(nèi)的組織中沿晶界出現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀滲碳體及鐵素體和黑色的非馬氏體組織，其特征頗似過燒組織。深度約為0.03－0.05毫米左右。

產(chǎn)生原因：出現(xiàn)黑色組織的原因，目前還沒有取得一致的看

法。一般認(rèn)為，可能是由氧化和深層淬透性不足引起的。危害：降低表面硬度和耐磨性，縮短零件使用壽命。消除辦法：減少氧化性氣氛，增加爐子的密封性，排氣充分；同時(shí)應(yīng)加快冷卻速度以減少非馬氏體體組織的出現(xiàn)。。晶間內(nèi)氧化，1％Nital

輕浸蝕。非常常見，圖中很嚴(yán)重。內(nèi)氧化造成表面層淬透性降低，產(chǎn)生的淬火非馬氏體組織（淬火托氏體為主）。圖示的2張照片都嚴(yán)重不合格。滲碳層淬火后在表面層和次表面層形成的高溫轉(zhuǎn)變組織（貝氏體為主），如果0.30mm內(nèi)超過5％就屬于不合格。圖示照片上面一張接近合格，下面嚴(yán)重不合格。4過熱

滲碳時(shí)或滲碳后加熱時(shí)過熱，表現(xiàn)為鋼的晶粒過大。危害：增加脆性，增加表面碳化物的數(shù)量，并形成粗大碳化物，甚至形成萊氏體，使零件報(bào)廢。消除辦法：進(jìn)行正火后再淬回火。5表面氧化和脫碳

原因：滲碳后期滲碳?xì)夥諠舛冗^低，或滲碳后冷卻及淬火加熱時(shí)保護(hù)不良。危害：降低了表面硬度和耐磨性，也降低了接觸疲勞強(qiáng)度，淬火時(shí)易開裂。防止及消除辦法：控制擴(kuò)散期的碳勢(shì)，出爐后在保溫坑內(nèi)滴入甲醇或煤油進(jìn)行保護(hù)；補(bǔ)滲或磨掉脫碳層，噴丸。6表面含碳量過低，滲層深度不足。

產(chǎn)生原因：滲碳?xì)夥諠舛冗^低，滲碳溫度低，時(shí)間

短，爐子漏氣，零件表面沉積碳黑，

裝爐量太多，排氣不充分。危害：降低表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。消除辦法：補(bǔ)滲7滲碳層過深：產(chǎn)生原因：滲碳溫度偏高，時(shí)間過長(zhǎng)。危害：淬火應(yīng)力及脆性增加，韌性降低。

對(duì)嚴(yán)格要求滲層的產(chǎn)品只能報(bào)廢。8滲碳層不均勻

產(chǎn)生原因：零件表面不清潔或積碳，爐溫不均，氣

氛循環(huán)不良或漏氣，原材料帶狀偏析嚴(yán)重。

危害：性能不均，降低使用壽命。

消除辦法：補(bǔ)滲為避免層深增加太多，可適當(dāng)取低

點(diǎn)的滲碳溫度

9表面腐蝕及氧化

產(chǎn)生原因：滲碳劑中含有硫及硫酸鹽，零件表面不清潔，

爐子漏氣，零件高溫出爐，淬火鹽浴脫氧不良。

危害：表面硬度不均，耐磨性差。

10心部硬度不足

原因：加熱與冷卻不足。

危害：心部韌性有余，強(qiáng)度不夠。降低工件的疲

勞壽命。

消除辦法：重新加熱淬火提高預(yù)冷溫度。

11心部出現(xiàn)過多的鐵素體過多的鐵素體