導(dǎo)語

滲碳淬火其實是一個復(fù)合工藝，即滲碳+淬火。我們常習(xí)慣把兩者連起來講，因為兩個工藝在同一臺設(shè)備上完成是生產(chǎn)中最常遇到的，（但也有滲碳空冷、滲碳緩冷然后重新加熱淬火的工藝、二次淬火工藝）那么生產(chǎn)中遇到的一些不良現(xiàn)象有些是滲碳的問題、有些是淬火的問題、有些又是滲碳淬火兩者綜合影響的結(jié)果。

我們知道所有熱處理工藝都離不開三個核心問題：加熱、保溫、冷卻。細(xì)說包括加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻速度，當(dāng)然還有氣氛問題。所以一旦出問題我們就會習(xí)慣性地從這些方面去分析原因。

滲碳淬火我們常會檢測這些指標(biāo)：產(chǎn)品表面外觀、表面硬度、心部硬度、滲碳層深度、（有效硬化層深、全硬化層深）金相組織、變形情況。下面分別從這些指標(biāo)上分享一下看法。

一、外觀問題

1.氧化皮：這個主要是因為設(shè)備漏氣、載氣不純、或含水。需要從設(shè)備和原輔料上找原因。

2.另外一個最頭疼的問題是色斑問題，這也是近代對熱處理提出的具有挑戰(zhàn)性的新要求，原因錯綜復(fù)雜，非常深奧。

二、硬度不合格

1、硬度偏高（不討論）

2、硬度偏低：分為兩種情況，一種是滲碳不合格。原因可能是滲碳層偏淺沒達到圖紙要求，（滲碳沒滲上）或所選用檢測標(biāo)尺超出現(xiàn)有滲碳層承受范圍，將滲碳層擊穿。解決方法：補滲、檢測標(biāo)尺按照。JBT 6050-2006<鋼鐵零件熱處理硬度檢驗通則>滲碳層深度其實是溫度、時間、碳勢的函數(shù)。從上面幾要素來看，可以考慮提高加熱溫度、延長保溫時間、提高滲碳碳勢的方法去處理。（當(dāng)然各參數(shù)的調(diào)整要充分結(jié)合自身的設(shè)備和產(chǎn)品的要求）也可能是因為表面有非馬組織的存在同樣會出現(xiàn)這樣的情況。

硬度偏低還會出現(xiàn)另一種情況，即滲碳合格，但淬火不合格，通俗地講是沒淬上火。這種情況是最復(fù)雜的，常言道：熱處理三分靠的是加熱，而七分靠的是冷卻。也體現(xiàn)出冷卻過程在熱處理工藝中占的地位。下面是我設(shè)計的一個對比試驗，大家可以一起討論一下冷卻對硬度 的影響。取3組不同材料但規(guī)格尺寸完全相同的試棒，其尺寸為Φ20mmX100mm。（ 我們稱20號鋼試棒為1號、20Cr試棒為2號、20CrMnTi為3號試棒）試棒在同一爐次用同種工藝完成滲碳。假設(shè)三只試棒滲碳層深度都在0.6-0.7mm的前提下（ps:假設(shè)只是建立在理想狀態(tài)下）。請思考如下條件下:

a.在同樣的條件下完成淬火。

b.淬火介質(zhì)為 慢油、快油、清水、鹽水。

c.同種介質(zhì)中不攪拌與強烈攪拌淬火同樣這三個試棒各取兩組進行試驗。

完成滲碳后，A組采用800度淬火，B組采用860度淬火。他們的硬度從高到低的順序是怎樣？硬化層（以550HV1.0為界限）從深到淺又如何排序拿同種材料的兩只試棒對比測試，哪一組可以獲得更高的淬火硬度及有效硬化層深度呢？從上述試驗結(jié)果是否可得出：滲碳層深度不等同于有效硬化層深度、實際淬硬層深度受材料淬透性、淬火溫度、冷卻速度的影響。冷卻介質(zhì)的冷卻特性、淬火烈度同樣影響淬火效果。以上是人的看法，如有不完整的大家可以補充。當(dāng)然還有零件的尺寸效應(yīng)同樣影響淬硬效果。我認(rèn)為一位有經(jīng)驗的金相檢驗員可以通過金相組織結(jié)合其它檢測手段來判定硬度偏低的真正原因，然后找到真因予以解決;做為一名工藝制訂者，如果能熟悉常規(guī)金屬原材料的特性、對自身設(shè)備、介質(zhì)冷卻性能都達到一定認(rèn)知水平，對制訂滲碳淬火工藝是有很大幫助的。   

3、硬度不均勻：爐溫均勻（影響滲碳均勻性）、設(shè)備結(jié)構(gòu)、氣氛循環(huán)、裝爐量、（影響滲層均勻性，同時影響淬火均勻性）

4、芯部硬度不合格。

偏高：淬火溫度偏高，材料淬透性太好，碳及合金成份上限、介質(zhì)冷卻速度過快。 

硬度偏低：正好與之相反。實例分享：20號鋼1.5mm 的產(chǎn)品，要求：滲層0.2-0.4mm  芯部HV250有同行朋友認(rèn)為要求不合理，（大家應(yīng)該都知道，20號鋼板條馬氏體的最高硬度會在HV450-470左右）要解決這個問題首先得清楚這種材料的特性：包括淬透性和淬硬性。然后結(jié)合上面提到的影響淬火效果的幾大因素，在加熱和冷卻上想辦法。在本案例中材料是固定的，我們可以從淬火溫度和冷卻速度上想出辦法，這個廠家剛好用的是超速油，如果降低淬火烈度也達不到要求的話，我們還可以從降低淬火溫度想辦法。還是那句話，從860-760度，（將溫度降下來，降到一定程度時，芯部的過冷奧奧氏體就會析出一定量的鐵素體，此時硬度就會有所下降，溫度降低越多，析出鐵素體的量越多，硬度下降就越多。在此提示一下：要充分結(jié)合設(shè)備現(xiàn)有的狀況，和淺滲層這個特殊的有利指標(biāo)做文章。

三、滲層或有效硬化層偏深、偏淺

前面提到，滲層深度是溫度、時間、碳濃度的綜合函數(shù)。要想解決這個問題還得從加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻速度、控制碳層中的碳濃度梯度上著手。溫度越高、時間越長、碳勢越高滲層越深，反之亦然。但實際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這么簡單，設(shè)計一個滲碳工藝，還得綜合考慮設(shè)備、裝爐量、油品特性、金相組織、材料淬透性、滲碳層中的碳濃度梯度與冷卻速度搭配等多方面的因素。這個可參考前面硬度偏低的情況來分析，不再深入講解。

四、金相組織

馬氏體超標(biāo)：原材料晶粒粗大、或未正火、滲碳溫度過高。解決方法：正火或多次正火，（ 建議正火溫度高于滲碳溫度20-30度）如有條件可考慮滲碳緩冷后重新加熱淬火。

殘奧超標(biāo)：淬火溫度過高、奧氏體里含碳量過高（碳勢過高）。解決方法：充分?jǐn)U散、條件允許可降低淬火溫度、高溫回火重新加熱淬火、或深冷處理。

碳化物超標(biāo)：奧氏體里含碳量過高（碳勢過高）、降溫過程太慢碳化物析出。 

解決方法：充分?jǐn)U散、控制降溫速度、條件允許的減少滲碳和淬火溫差，盡量少用低溫或亞溫淬火、如果一定要用此工藝時得控制裝爐量。大家試想一下：同樣設(shè)備用920度滲碳820度淬火，裝爐量為1000kg和600kg ，降溫速度一樣嗎？需要時間哪個更長？哪個碳化物級別更高？ 

五、非馬及內(nèi)氧化

內(nèi)氧化：就是鋼中的鉻錳鉬等合金元素與氣氛中的氧化性氣氛（主要是氧氣、水份、二氧化碳）發(fā)生反應(yīng)，使基體中合金元素貧化，導(dǎo)致材料淬透性下降。顯微鏡下可以看到黑色的網(wǎng)狀組織，其實質(zhì)是基體中的合金元素貧化導(dǎo)致淬透性下降得到的屈氏體組織。

解決辦法是想辦法提高介質(zhì)冷卻速度、增強淬火烈度、減少爐內(nèi)的氧化性氣氛（保證滲碳原輔材料的純度，盡量減少平衡空氣的量、控制平衡空氣含水量、保證設(shè)備不漏氣、排氣充分）常規(guī)設(shè)備很難消除，據(jù)說低壓真空滲碳設(shè)備可以完全消除，因為實際沒接觸過所以不好發(fā)表意見。另外，強力噴丸也可以降低內(nèi)氧化等級。參閱過一些專家的觀點，有些認(rèn)為，在碳氮共滲中通入過量的氨氣也會產(chǎn)生嚴(yán)重非馬。對此我個人有不一樣的看法：或許是因為氨氣里含水超標(biāo)引起？因為手頭接觸過很多碳氮共滲工藝，檢查產(chǎn)品時未發(fā)現(xiàn)明顯非馬組織。（但我不認(rèn)為這個觀點是錯誤的）國外一些機械行業(yè)對內(nèi)氧化非常重視，特別是齒輪行業(yè)。國內(nèi)一般求其深度不大于0.02mm為合格。

非馬：滲碳層出現(xiàn)的因滲碳或淬火問題引起的淬火以后表面出現(xiàn)非馬馬氏體組織，如：鐵素體、貝氏體、當(dāng)然也包括內(nèi)氧化類型的屈氏體。其產(chǎn)生機理和內(nèi)氧化相似，解決方法也差不多。  

六、變形問題

這是一個系統(tǒng)問題，也是我們從事熱處理的工作人員最頭疼的問題。從原材料工藝?yán)鋮s介質(zhì)幾個方面來保障。以上內(nèi)容僅為個人經(jīng)驗之談，如有不嚴(yán)謹(jǐn)之處，歡迎大家指正，謝謝。

（來源：熱加工論壇）