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滲碳鋼

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放大200倍的滲碳鋼,其中黑色部分是通過滲碳製成的珠光體,白色部分是鐵氧體

滲碳鋼,或稱「表面硬化鋼」(英語:Case hardening steels),為低碳鋼,含碳量約0.1~0.25%,為了使用過程的安全性,滲碳鋼多數經過適當的合金化,主要合金元素有等,其主要作用是提高淬透性和防止過熱。由於滲碳鋼表面堅硬耐磨、心部韌性好而耐衝擊,可用於製造齒輪凸輪活塞銷等機器零件。[1]

工藝

計算機控制的滲氮、滲碳爐

滲碳零件的加工工藝路線是毛坯鍛造 → 預先熱處理(正火) → 粗機械加工 → 中間退火(500℃~600℃) → 精加工 → 鍍銅(不需要滲碳部分)→ 最終熱處理→ 退銅 → 精磨 → 成品檢驗。[2]

熱處理特點預先熱處理為正火滲碳後為淬火加低溫回火(180℃~200℃)。滲碳前,組織為鐵素體+珠光體。熱處理後,表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘餘奧氏體組織,硬度為60HRC~62HRC。淬火、低溫回火後:心部為回火馬氏體(若未淬透可能為鐵素體+珠光體+回火馬氏體);表面為碳化物+回火馬氏體。[3]

能顯著提高滲碳層的含碳量,可有效地抑制晶粒長大,細化晶粒,提高強韌性。鎢、鉬、鈦、釩合金元素主要作用是形成固溶體或碳化物,可提高鋼的強度和硬度,同時還能細化組織和晶粒。[4]

種類

根據淬透性不同,可將滲碳鋼分為低、中、高三類。[1]

低淬透性

低淬透性滲碳鋼在水中淬透直徑小於35mm,滲碳後可直接淬火,其淬透性和心部強度均較低。主要有20Cr、20CrV、20Mn2和20MnV等,只適用於製造受尺寸較小、衝擊載荷較小的耐磨件,如小軸、小齒輪、活塞銷等。[5]

中淬透性

中淬透性滲碳鋼在油中淬透直徑約為25~60mm,淬透性較高,過熱敏感性較小,滲碳過渡層比較均勻,力學性能和工藝性能良好,主要有20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB、20SiMnVB等,大量用於製造承受高速中載、抗衝擊和耐磨損的零件,如汽車、拖拉機的變速齒輪、離合器軸等。[6]

高淬透性

高淬透性滲碳鋼如18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A等,含有較多的Cr、Ni等元素,淬透性很高,油中臨界直徑大於100mm,且具有良好的韌性和低溫衝擊韌性,主要用於製造大截面、高載荷的重要耐磨件,如飛機、坦克的曲軸和齒輪等。[5]

參見

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 殷鵬飛. 什么是渗碳钢. 中國腐蝕與防護網. 國家材料環境腐蝕平台. [2021-01-29]. (原始內容存檔於2021-02-03). 
  2. ^ Oberg, E., Jones, F., and Ryffel, H. (1989) Machinery's Handbook 23rd Edition. New York: Industrial Press Inc.
  3. ^ Robert H. Todd, Dell K. Allen and Leo Alting Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994. pp. 421–426
  4. ^ Geoffrey Parrish, Carburizing: Microstructures and Properties. ASM International. 1999. pg 11
  5. ^ 5.0 5.1 王忠. 机械工程材料. 清華大學出版社. 2005: 148. ISBN 9787302116974. 
  6. ^ 楊明軒. 汽车机械基础. 2016-03. ISBN 9787564344559. 

延伸閱讀