渗碳 定义 渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 简介 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。 ②吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为 HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。 渗碳工艺 1、直接淬火低温回火组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2 、预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
渗碳工艺的分类与选择 1、直接淬火低温回火 组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低. 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2、预冷直接淬火、低温回火淬火温度800-850℃ 组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃ 组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。 4、渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火，淬火温度840-860℃ 组织及性能特点：高温回火使M和残余A分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出，便于切削加工及淬火后残余A减少。 适用范围：主要用于Cr-Ni合金渗碳工件 5、二次淬火低温回火 组织及性能特点：第一次淬火（或正火），可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织（850-870℃），第二次淬火主要改善渗层组织，对心部性能要求不高时可在材料的Ac1-Ac3之间淬火，对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。 适用范围：主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件，特别是对粗晶粒钢。但在渗碳后需经过两次高温加热，使工件变形和氧化脱碳增加，热处理过程较复杂。 6、二次淬火冷处理低温回火 组织及性能特点：高于Ac1或Ac3（心部）的温度淬火，高合金表层残余A较多，经冷处理 （-70℃/-80℃）促使A转变从而提高表面硬度和耐磨性。 适用范围：主要用于渗碳后不进行机械加工的高合金钢工件。 7、渗碳后感应加热淬火低温回火 组织及性能特点：可以细化渗层及靠近渗层处的组织。淬火变形小，不允许硬化的部位不需预先防渗。 适用范围：各种齿轮和轴类。 8、钢的渗碳工艺参数 钢的渗碳工艺参数主要有以下三项： 1.渗碳介质的化学成分：渗碳介质可分为气体、液体、固体等三大类。 2.渗碳温度：常用温度为900～950℃。温度愈高，扩散速度愈快，渗层愈深，但温度过高会造成奥 氏体晶粒长大，降低零件的力学性能；增加工件的形状变形，降低设备的使用寿命。 3.渗碳时间：常用的渗碳时间近似计算多采用Harris公式
11111111精密机械有限公司 企业标准 YQB/4003-2016 渗碳淬火质量验收规范 发布时间：2016年 3 月 22 日实施时间：2016年 3 月 22 日11111111精密机械有限公司发布
1、目的 规范自制及委外产品渗淬质量测试的方法和依据，使得渗淬有所依循、保证检测的准确性、稳定性，从而使产品质量得到有效控制，确保本公司向客户提供满意的产品； 2、适用范围 适用于各类自制或委外产品的渗淬质量检控； 3、引用标准 (1) GB/T13299-91 金属显微组织评定方法依据； (2) JB/T 9211-1999 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级标准； (3) GBT 25744-2010 钢件渗淬回火金相检验标准； （4）GB/T 9450-2005 钢件渗淬硬化层深度的测定和校核依据； （5）GB/T11354-2005 金相组织检验依据； 4、名词解释 (1) 渗淬：渗碳淬火； （2）0收1退：同批次件抽检1件，如合格则整批次接受，不合格整批次退货； （3）试块：渗淬的随炉圆柱形试块，直径25mm*长度50mm,粗糙度Ra3.2； (4)心部硬度:在齿宽中部横截面上，轮齿中心线与齿根圆相交处的硬度； 5、验收项目及标准 渗淬零部件表面硬度、心部硬度、硬化层深、金相组织、表面质量、脱碳层深等； 5.1渗淬件表面质量的检验 1）为得到较为准确的检测结果，零件的检测部位均应进行表面打磨、去掉氧化皮等杂质（成品件或不允许表面打磨的零件检测时，先不进行表面打磨直接在零件不影响外观表面检测。若检测结果不合格时，则须进行破坏性打磨检测，若打磨后检测合格，则判定合格）； 2）每一零件原则上应至少检测三次，取其平均值作为评价结果。（第一针为测试针，零件较小或无法取多点除外）；
金属材料渗碳淬火工艺综述 摘要：渗碳与淬火在金属材料热处理中占有很重要的地位，渗碳是目前机械制造工业中应用最广泛的一种化学热处理方法，能提高材料的耐磨性和疲劳强度；淬火是热处理工艺中最重要，也用途最广泛的工序，能显著提高金属材料的强度和硬度。 关键词：渗碳，淬火，耐磨性，强度，硬度 1、渗碳工艺 1.1、渗碳原理 将低碳钢件放入渗碳介质中，在850～950℃加热保温，使活性碳原子渗入钢件表面并获得高渗碳层的工艺方法叫做渗碳。齿轮、凸轮、轴类等许多重要机械零件还有模具经过渗碳及随后的淬火并低温回火后，可以获得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韧性，因此处理后的材料既能承受磨损和较高的表面接触应力及冲击负荷的作用。 渗碳属于化学热处理，过程由分解、吸附和扩散三个基本过程组成，发生的化学反应如下： 2CO→［C］＋CO2 Fe＋［C］→FeC CH4→［C］＋2H2 1.2、渗碳分类 根据渗碳剂的不同，渗碳方法有固体渗碳、气体渗碳和离子渗碳。常用的是前两种，尤其是气体渗碳应用最为广泛。 固体渗碳是将低碳件放入装满固体渗碳剂的渗碳箱中，密封后送入炉中加热至渗碳温度保温，以便活性碳原子渗入工件表层。固体渗碳剂由一定颗粒度的木炭加碳酸盐混合而成。渗碳温度一般为900～930℃，渗碳保温时间视层深要求确定，一般需要十几个小时。固体渗碳加热时间长，生产效率低，劳动条件差，渗碳深度及质量不易控制。 气体渗碳是把零件放入含有气体渗碳介质的密封高温炉中进行碳的渗入过程的渗碳方法。这种渗碳方法通常是将煤油或丙酮等液态碳氢化合物直接滴入高温渗碳炉中，使其热裂分解为活性碳原子并渗入零件表面。气体渗碳温度一般为920～950℃。气体渗碳工艺过程通常可划分为升温排气、渗碳(包括强渗和扩散)、降温冷却三个阶段，如图1所示：
渗碳淬火工艺 1、钢的淬火 钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。淬火可以显著提高钢的强度和硬度。为了消除淬火钢的残余应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。所以淬火和回火又是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。淬火、回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。 1.1 淬火的定义和目的 把钢加热到奥氏体化温度，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，这种热处理操作称为淬火。钢件淬火后获得马氏体或下贝氏体组织。图4为渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺。 温830℃ 度 ℃油 冷200℃ 8 空冷 时间h 图4 渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺 淬火的目的一般有： 1.1.1 提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性。例如高速工具钢通过淬火回火后，硬度可达63HRC，且具有良好的红硬性。渗碳工件通过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。 1.1.2 结构钢通过淬火和高温回火（又称调质）之后获得良好综合力学性能。例如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不仅提高了花键耐磨性，而且使汽车半轴承受扭转、弯曲和冲击载荷能力（尤其是疲劳强度和韧性）大为提高。 淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。通常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求非常严格，否则容易产生开裂。 1.2 钢的淬透性 2.2.1 淬透性的基本概念 所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在一定条件下（顶端淬火法）淬火获得的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表明钢的淬透性愈好,例如45、40Cr 、42CrMo钢三种
齿轮渗碳后淬火的质量分析 摘要：通过对齿轮渗碳淬火后出现质量问题的分析和处理，论述了齿轮淬火产生缺陷的原因，提出了控制淬火过程和合理选用淬火介质应该注意的一些问题。 1 齿轮渗碳淬火常见质量问题 （1）淬火后硬度不足、硬度分布不均匀、硬化深度不够；（2）淬火后心部硬度过高；（3）淬火变形超差；（4）淬火开裂；（5）油淬后表面光亮度不够。 这类质量问题的出现往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热、渗碳碳势和淬火冷却有关。在排除材质、前处理和加热渗碳中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。近年来国外对淬火冷却问题的研究证明，它是提高热处理质量最值得注意的问题。 渗碳齿轮淬火常用油作冷却介质。因此，下面将首先分析齿轮淬火产生质量问题与淬火介质特性和用法的关系，并指出了淬火介质冷却速度的特点。最后介绍了常用淬火介质的特点和选用时的注意事项。 1.1 硬度不足与硬化层深度不够 淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因，冷却偏低又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等情况。如对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。 对于淬火用油，一般说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。 工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，才能得到更好的冷却效果。 提高淬火介质的低温冷却速度，可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，因此，采用冷却速度快的淬火油，缩短渗碳时间，也能获得要求的淬硬层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。 1.2 淬火后心部硬度过高 这类问题主要与原材料淬透性、所选淬火油冷速过快或其低温冷却速度过高有关。解决办法之一是更换淬火油。办法之二是加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。 1.3 淬火变形问题 引起变形的原因主要为冷却速度不足和冷却不均匀，比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷
浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度 随着机械工业的发展，对齿轮的质量要求日益提高，而齿轮的强度寿命和制造精度与热处理质量有很大关系。为了检验齿轮材料热处理质量，在1987年以前，我国的齿轮渗碳淬火内在质量检验标准多为终态金相检验标准。由于检测仪器的精度、分辨率等因素以及检验人员的经验参差不齐，造成检验结果有很大差异和争议。为了解决金相法内在检验存在的弊端，机械部在1987年借鉴了DIN.ISO等标准中有关内容，修订了我国现行齿轮渗碳淬火内在质量检验标准。此检验标准中，其金相组织检验标准基本与原标准相似，主要是对渗碳层深度及碳浓度梯度的测定作了较大的修改。下面就渗碳层深度和碳浓度梯度分别采用金相法与硬度法测定进行简述。 一、渗碳层深度的检测 1.1、金相法 1.1.1、取本体或与零件材料成分相同，预先热处理状态基本 相似的圆试样或齿形试样进行检测。 1.1.2、送检试样热处理状态为平衡状态，即退火状态。 1.1.3、低碳钢渗层深度为：过共析层+共析层+1/2亚共析层。 1.1.4、低碳合金钢渗层深度为：过共析层+共析层+亚共析层。 1.2、硬度法 1.2.1、取样方法同金相法取样方法一致。 1.2.2、送检试样状态为淬火+回火状态。 1.2.3、渗碳深度用有效硬化层来表示，其极限硬度根据不同要
求进行选择。 1.2.4、有效硬化层深度（DCp）：从试样表面测至极限硬度（如 HV550）之间垂直距离。 1.3、两种关于渗碳深度检测的方法存在着一定的对应关系，下面 用图形来描述。 从图中可看出：DCp（芯部）>DCp(HV500)>DCp(HV550) DCp(HV550)对应渗碳层中碳含量约为0.35~0.38%,此界限处即为金相法中1/2亚共析层处。 DCp(HV500)对应渗碳层中碳含量约为0.31~0.33%，此界限处为金相法中1/2亚共析层处。 DCp（芯部）对应渗碳层中碳含量为基体碳含量，一般为0.17~0.23%，此界限处为金相法中基体组织。
一般机械零件热处理质量检验规程 1、总则 1.1本规程是工厂编制一般机械零件的热处理质量检验项目、内容 及要求的依据之一。 1.2工厂承接的加工件，一般均根据本规程进行质量检验。如果顾 主（客户）另有要求的，或另有标准的，则按顾主的要求或指 定行业的标准进行检验。 1.3当工厂认为自己的手段和能力难以达到客户的质量要求时，应 事先进行协商，经用户同意，也可按协商标准进行质量检验。 1.4本规程引用标准的参考书目： a)GB1298 b)GB1299 c)YB9-68 d)YB27-77 e)《机床零件热处理质量检查规程》1964 f)《机床专业金相检验图谱》 g)JB2046-79 h)JB1255-72 i)JB2849-79 j)北京齿轮厂汽车齿轮氰化金相检验标准（Z80054）1978 k)沪机艺（85）第007号
2、热处理质量检验工作的几点规定 2.1质管部门负责执行质量检验工作，在热处理各车间（工段或小 组）设立检验站，进行日常的质量检验工作。 2.2质检工作以专业检验员为主，与生产工人的自检、互检相结合。 2.3在承接业务时，应首先对零件进行外观目测检验，有无裂纹、 碰伤、锈蚀斑点。还应调查制件的原材料，预先热处理、铸造 工艺是否恰当，制件尺寸及加工余量是否与图纸相符合，有变 形要求的要检查来时的原始变形情况，经修复的模具（堆焊、 补焊、砂光等）等制件应说明修复情况并检查登记备查。必要 时应探伤等。 2.4检验人员应按照图纸技术条件、标准、工艺文件、规定的检验 项目与方法等，进行首检、中间抽检、成品检验。应监督工艺 过程，及时发现问题，防止产生成批不合格品与废品。 2.5生产工人对成批生产的制件必经首检合格后方可进行生产，生 产过程中也应进行中间检验，防止发生问题。当出现异常情况， 应及时向检验、当班领导汇报，并采取积极、妥当的措施纠正。 3、检验内容及方法 3.1硬度 3.1.1热处理零件均应根据图纸要求和工艺规定进行硬度检验或 抽检。 3.1.2光以标准块校对硬度计，确认后方可进行测试硬度。 3.1.3检验硬度前，应将零件表面清理干净，去除氧化皮，脱碳
淬火工艺 钢的淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或在一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。 一. 淬火工件的工艺流程 一般工件：淬火→清洗→回火→喷砂（或喷丸等）表面清理→检验。 轴类零件及易变形工件：淬火→清洗→回火→校直→去应力处理→喷砂→检验。 二. 淬火前的准备 （1）核对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、碰伤、缺边、锐边、尖角及锈蚀等影响淬火质量的缺陷。 （2）根据图样及工艺文件，明确淬火的具体要求，如硬度、局部淬火范围等。（3）根据淬火要求，设计选用合适的工夹具，有的工件进行适当的绑扎，在易产生裂纹的部位，采取相应的防护措施，如用铁皮或石棉绳包扎及堵孔等。（4）表面不允许氧化、脱碳的工件，应在盐浴炉或预抽真空保护气氛炉中加热，或采取以下防护措施： a. 涂料防护 b. 将工件装入盛有木炭或已使用过的铸铁屑的铁箱中，加盖密封。 （5）大批工件必须作单件或小批量试淬，制订工艺后方可进行批量淬火，并在生产过程中经常抽检。 三. 装炉 （1）允许不同材质但具有相同加热工艺的工件装入同一炉中加热。 （2）装炉工件均应干燥、不得有油污及其他脏物。 （3）截面大小不同的工件装入同一炉时，大件应放在炉膛后部，大、小工件分别计算保温时间。（4）装炉时必须将工件有规律摆放在装炉架或炉底板上，用钩子、钳子或专用工具堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏炉衬。 （5）细长工件必须在井式炉或盐炉中垂直吊挂加热，以减少变形。 （6）在箱式炉中装工件加热时，一般为单层排列，工件间隙10~30mm。小件允许适当堆放，但保温时间应适当增加。
热处理检验方法和规范 编制： 审核： 批准： 生效日期： 受控标识处： 分发号：
前言 金属零件的内在质量主要取决于材料和热处理。因热处理为特种工艺所赋予产品的质量特性往往又室补直观的内在质量，属于“内科”范畴，往往需要通过特殊的仪器（如：各种硬度计、金相显微镜、各种力学性能机）进行检测。在GB/T19000 idt ISO9000系列标准中，要求对机械产品零部件在整个热处理过程中一切影响因素实施全面控制，反映原材料及热处理过程控制，质量检验及热处理作业条件（包括生产与检验设备、技术、管理、操作人员素质及管理水平）等各方面均要求控制，才能确保热处理质量。为此，为了提高我公司热处理产品质量，遵循热处理相关标准，按零件图纸要求严格执行，特制定本规范 一、使用范围 本规范适用于零件加工部所有热处理加工零件。 二、硬度检验 通常是根据金属零件工作时所承受的载荷，计算出金属零件上的应力分布，考虑安全系数，提出对材料的强度要求，以强度要求，以强度与硬度的对应关系，确定零件热处理后应具有大硬度值。为此，硬度时金属零件热处理最重要的质量检验指标，不少零件还时唯一的技术要求。 1、常用硬度检验方法的标准如下： GB230 金属洛氏硬度试验方法 GB231 金属布氏硬度试验方法 GB1818 金属表面洛氏硬度试验方法 GB4340 金属维氏硬度试验方法 GB4342 金属显微维氏硬度试验方法 GB5030 金属小负荷维氏试验方法 2、待检件选取与检验原则如下： 为保证零件热处理后达到其图纸技术（或工艺）要求，待检件选取应有代表性，通常从热处理后的零件中选取，能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，对每一个待检件的正时试验点数一般应不少于3个点。 通常连续式加热炉（如网带炉）:应在连续生产的网带淬火入回火炉前、回火后入料框前的网带上抽检3－5件/时。且及时作检验记录。 同时，若发现硬度超差，应及时作检验记录。同时，若发现硬度越差，应及时进行工艺参数调整，且将前1小时段的零件进行隔离处理(如返工、检)。 通常期式加炉（如井式炉、箱式炉）：应在淬火后、回火后均从料框的上、中、下部位抽检6－9件/炉，且及时作检验记录。 同时，若发现硬度超差，应及时进行工艺参数调整，且将该炉次的零件进行隔离处理（如返工、逐检）。 通常感应淬火工艺及感应器与零件间隙精度调整，经首件（或批）感应淬火合格后方可生产，且及时作检验记录。 3、硬度测量方法： 3.1各种硬度测量的试验条件，见下表1：
淬火.退火.正火工艺 ◆表面淬火 ? 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 ? 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点： 1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高 2.工件因不是整体加热，变形小 3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少 4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命 5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好 6.便于机械化和自动化 7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。 ? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。 ? 感应表面淬火后的性能 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3 个单位（HRC）。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ? 退火的目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及控制 摘要: 本文主要从影响大型齿轮渗碳淬火变形的几个方面入手，分析其产生的原因，并采取相应措施，通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合，采用合理的工艺，从而使工件产生变形的应力减少，以减少热处理变形，提高工件的质量。 关键词大型齿轮变形控制渗碳淬火 1 引言 大型齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮强度、精度等质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。大型齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 大型齿轮渗碳淬火变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 大型齿轮变形规律：大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火齿轮变形原因 3.1 渗碳件变形的实质
常用的几种热处理方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多相关表面处理及精密零件加工展示，就在深圳机械展！ 1.常用热处理方式 1.1.退火 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温。 退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。 a.将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降 低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力． b.把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后在空气中冷却叫球 化退火。目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢。 c.去应力退火又叫低温退火，把钢加热到500～600度，保温一段时间，随炉缓冷到 300度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力。 1.2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。 1.3.淬火 将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃，碳素工具钢的淬火温度为760～780℃），保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
1.4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 A 低温回火150～250．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性。 B 中温回火350～500；提高弹性，强度。 C 高温回火500～650；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。 淬火+高温回火称为调质处理。 2.Q235热处理工艺 Q235属于碳素结构钢，含碳量大概0.12%-0.2%之间，相当于普通的10、20钢，淬火后硬度改变不大。具有较高的强度，良好的塑性，韧性和焊接性能，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土结构用钢的要求。 Q235一般买来就用不热处理，一般它都用在工程上大量需要钢材的地方，数量巨大，一般是热轧后就使用，热轧也就是有正火这个热处理，不热处理的原因有几个： 1)这些场合不需要太高的力学要求。 2)这些钢构件的体积太大了，你想热处理也不现实。 3)这些钢很多情况下要被焊接使用的，你热处理了被焊接后也被焊接过程中将焊缝的 热处理给破坏了。 4)材料价格便宜，质量要求比较低，而且是低碳钢，热处理的效果也不太好。 5)如果非要用Q235淬出硬度那只能渗碳，但是一件很不划算的事情。 Q235在理论上是可以淬火得到马氏体的。但是由于马氏体碳过饱和度很低，淬火后的硬度很低，只有170HBS左右。而这种钢的供应状态硬度大概就有144HBS左右(出
精密机械有限公司 企业标准 YQB/4003-2016 渗碳淬火质量验收规范 发布时间：2016年 3 月 22 日实施时间：2016年 3 月 22 日 精密机械有限公司发布
1、目的 规范自制及委外产品渗淬质量测试的方法和依据，使得渗淬有所依循、保证检测的准确性、稳定性，从而使产品质量得到有效控制，确保本公司向客户提供满意的产品； 2、适用范围 适用于各类自制或委外产品的渗淬质量检控； 3、引用标准 (1) GB/T13299-91 金属显微组织评定方法依据； (2) JB/T 9211-1999 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级标 准； (3) GBT 25744-2010 钢件渗淬回火金相检验标准； （4）GB/T 9450-2005 钢件渗淬硬化层深度的测定和校核依据； （5）GB/T11354-2005 金相组织检验依据； 4、名词解释 (1) 渗淬：渗碳淬火； （2）0收1退：同批次件抽检1件，如合格则整批次接受，不合格整批次退货； （3）试块：渗淬的随炉圆柱形试块，直径25mm*长度50mm,粗糙度； (4)心部硬度:在齿宽中部横截面上，轮齿中心线与齿根圆相交处的硬度； 5、验收项目及标准
渗淬零部件表面硬度、心部硬度、硬化层深、金相组织、表面质量、脱碳层深等； 渗淬件表面质量的检验 1）为得到较为准确的检测结果，零件的检测部位均应进行表面打磨、去掉氧化皮等杂质（成品件或不允许表面打磨的零件检测时，先不进行表面打磨直接在零件不影响外观表面检测。若检测结果不合格时，则须进行破坏性打磨检测，若打磨后检测合格，则判定合格）； 2）每一零件原则上应至少检测三次，取其平均值作为评价结果。（第一针为测试针，零件较小或无法取多点除外）； 3）当热处理零件表面产生脱碳现象时，须将零件表面磨深~2mm后再进行检测； 4）渗淬件不允许外观有任何磕碰、锈蚀、尤其是齿面不得磕碰、缺肉；硬化层深度检验 金相法测量硬化层深度 金相检验层深法是指从边界观察其金相直至金相过渡区为界限，使用此种方法检验可以借助金相显微镜，钢件可以借助4%硝酸酒精腐蚀法； 1）显微镜放大倍数为100倍（用带刻度10倍的目镜与10倍的物镜），每小格的尺度为； 2）低碳钢淬火试样要进行正火，磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀。渗层总层深=过共析+共析+亚共析的1/2处； 3）低碳合金钢淬火试样要进行等温退火（或渗碳后缓冷试样），磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀；
金属表面热处理渗碳工艺的对比 一、热处理发展历史 在实用生产技术发展上值得回顾的有：①1890年英国首次公布了制备不可燃气氛发生炉的专利，该气氛用于金属的光亮热处理，德国的A．富利1921年申请了在井式炉中通氨渗氮的专利。②P．P．阿诺索夫在1837年就倡导用气体渗碳法，而经过100年后（1935年）前苏联的利哈乔夫汽车厂才有了第一台用煤油裂解气的罐式连续渗碳炉；直到20世纪50年代才逐步取代了固体渗碳和用氰盐的液体渗碳。③前苏联的G．V．沃罗格金在20世纪40年代逐步把感应加热技术应用到炼钢、锻造加热和表面淬火热处理等领域。④20世纪40年代末出现了用LiCl露点仪的碳势可控渗碳。⑤离子渗氮于20世纪30年代在德国就有了专利，而KlÊ；ckner公司是在20世纪50年代末才开发出商品设备，并推向工业应用。⑥20世纪60年代初瑞士的H．魏斯发明了在井式炉中的CARBOMAAG滴注可控渗碳法。⑦20世纪60年代中期，用吸热式气（载气）、甲烷或丙烷（作富化气）并用CO2红外仪测控炉气碳势的可控渗碳在汽车工业中得到推广。与此同时第一代的冷壁式真空加热油中淬火炉和真空渗碳炉问世。⑧20世纪50年代开发，60年代推广的被称作Tenifer或Tufftride商品名称的盐浴氮碳共渗，使渗氮周期由数十小时缩短到1h～2h，可明显提高传动件的抗疲劳、耐磨性和抗咬合能力；由于处理温度低（＜580℃），工件畸变小，其缺点是所用氰盐剧毒、废盐废水需妥善处理。⑨为避免使用剧毒的氰盐，20世纪60年代后期开发出了NH3＋吸热式气（Nikotrier）和NH3＋CO2（Nitroc）在570℃的井式或箱式炉中施行的气体氮碳共渗法，随后在汽车曲轴、低载齿轮等零件上获得广泛应用。⑩20世纪50年代高分子聚合物溶液开始用做淬火剂。最早使用的此类聚合物是聚乙烯醇（PVA），以0.1%～0.3%的浓度用做感应加热件的喷冷淬火，其冷却能力介于水油之间，不易燃、无污染。20世纪60年代美国联碳公司推出UCON（PAG）系列合成淬火剂，可代替油用于铁和非铁合金的淬火及固溶处理的冷却。随后又有一系列其它类别的合成淬火剂商品问世。⑾高、中、工频以及超音频和超高频、超高频脉冲感应加热表面热处理工艺广泛应用。各种静态固体电路高频、大功率电源相继问世，全自动程控多工位淬火机床和自动装卸料机械手或机器人获得工业应用。?⑿20世纪80年代氧探头逐步代替红外仪用于炉气碳势控制的传感器和计算机仿真自适应控制、无损检测技术、机器人装卸结合，使大批量生产的汽车零件的渗碳、淬火、清洗、回火、质检全过程实现自动化和无人作业。?⒀20世纪90年代，欧洲IpsenInternational、ALD和ECM等公司相继推出低压渗碳、低压离子渗碳和高压气淬的周期炉和半连续生产线，为提高效率、改善质量、减少畸变和保护环境作出了贡献，为汽车工业热处理未来提供了前景。近20年来，热处理新技术的大量涌现，为机器制造业的发展、机械产品质量的提高、热处理企业的技术改造积累了大量的技术储备，为热处理生产技术的进步提供了广阔前景。 二、氨气的作用：提高淬透性 渗碳淬火后的齿轮零件正常的组织应该是马氏体与残余奥氏体，但在实际生产中经常发现在渗碳淬火件的表层出现连续、断续的黑色组织或沿晶界分布的黑色氧化物。普遍的理论认为是由于内氧化使合金元素贫化、淬透性下降导致形成屈氏体类组织，这类组织就被称为非马氏体组织。非马氏体组织深度如果超标严重，反映在力学性能上就是出现零件表面硬度低头的现象，影响硬度梯度。在实际使用中会降低齿轮的耐磨性和疲劳寿命，危害比较严重。尽可能选择含Cr、Mo、V、Mn和Ni等高淬透性的低碳合金钢作为齿轮原材料。对渗碳后的零件采取剧烈的冷却方式(比如强力搅拌)可以有效地减少非马氏体组织，但前提是不能使零件
毛坯二次等温正火对渗碳淬火金相组织和硬度的影响 摘要：采用汽车齿轮毛坯二次等温正火，对渗碳淬火金相组织和硬度影响进行了分析，得出毛坯二次等温正火状态下的齿轮渗碳淬火后，无明显带状组织存在，同一水平线心部硬度均匀，无明显黑相存在，残余奥氏体级别小，有效硬化层均匀。 1.前言 汽车齿轮毛坯的正火常常影响渗碳淬火金相组织和硬度，导致废品率较高。我们通过对汽车齿轮毛坯的质量抽检，发现毛坯厂家有时供给的锻坯正火组织级别、晶粒度级别、带状级别和硬度超差不符合要求，这种毛坯加工的齿轮渗碳淬火后，金相组织不均匀。对毛坯进行二次等温正火试验，经二次等温正火后毛坯金相组织级别符合技术要求，齿轮渗碳淬火后金相组织比较均匀，硬度散差较小。本文针对汽车后桥从动锥齿轮2402037H1H试验进行了详细的分析，确定了毛坯二次等温正火对渗碳淬火金相组织和硬度的影响。 2402037H1H毛坯材料为22CrMoH。试验工艺：二次等温正火，高温炉内940℃保温2h，空冷（中速）至640℃左右，放入640℃低温炉等温2h后，出炉空冷。渗碳淬火，连续炉渗碳温度930℃，渗碳16h，840℃淬火。 2.渗碳淬火金相组织 2.1带状组织 将二次等温正火毛坯加工的齿轮经渗碳淬火处理，试样腐蚀后显微镜下发现心部无带状存在。而锻件毛坯加工的齿轮渗碳淬火后，发现心部有带状存在。 2.2黑相组织 二次等温正火毛坯加工齿轮经渗碳淬火后，显微镜下对切齿HV550处组织放大400倍观察，发现切齿组织无明显黑相存在。通过观察锻件毛坯加工的齿轮经渗碳淬火处理，发现切齿HV550处组织有明显黑相存在。 2.3马氏体及残余奥氏体级别 二次等温正火毛坯加工的齿轮经渗碳淬火，切齿试样腐蚀后显微镜下观察，金相组织级别稍低。锻件毛坯加工的齿轮直接渗碳淬火处理后，切齿试样金相组织级别稍高。 2.4同一水平线上有效硬化层 二次等温正火毛坯加工的齿轮经渗碳淬火处理后，对切齿试样同一水平线上
齿轮及齿圈渗碳淬火变形原因及其控制的措施 1 引言 齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 齿轮渗碳淬火变形规律 对齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 齿轮变形规律：齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火变形原因 3.1 渗碳件变形的实质 渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。910—930℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.75—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至Ar1以下才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。此外，齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。 3.2 齿轮渗碳淬火变形的原因 工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。 3.3齿圈变形原因 3.3.1齿圈厚薄的影响，淬火冷却时各部位冷却速度的差别而导致组织转变的不同； 3.3.2因装夹等不当及零件自重导致变形； 3.3.3淬火时产生的应力不平衡是变形的主原因。
渗碳件质量检查 零件渗碳前的检验： 1．根据GB699-88《优质碳素钢技术条件》和GB3077-88《合金结构钢技术条件》等标准，对零件材质进行分析，发现异常，及时处理并报告 2．零件表面不得有刀迹，尖锐角、氧化、生锈等，表面粗糙度应低于Ra3.2μm 3．零件内部应无偏析、疏松等缺陷，原材料带状组织应≤2~3级，魏氏组织≤1级，晶粒度≥5级 渗碳层总深度检验： 1．渗碳层总深度≤0.3mm的渗碳件，按GB9451-88《钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定》的具体规定进行检验，常用显微组织测量法和显微硬度测量法 1）显微组织测量法是零件热处理后导致零件表层和心部显微组织的变化，测定零件总硬化层深度或有效硬化层深度 2）显微硬度测量法是零件经热处理后导致零件表面至心部“维氏显微硬度” 的变化，测定零件总硬化层深度或有效硬化层深度 2．日常生产渗碳层总深度一般用金相法检验，试样应是退火的平衡状态。 碳素钢渗碳层总深度为过共析层+共析层+1/2过渡层之间的垂直距离；合金钢渗碳层总深度为过共析层+共析层+全部过渡层（过共析层+共析层应为总渗碳层深的60%~70%）之间的垂直距离 3．渗碳工艺过程中间检验以试样为主，常用断口目测法和磨片蚀显法 断口目测法是将渗碳中间试样出炉后淬火打断观察断口，渗碳层为银白色瓷状，未渗碳部分为暗灰色纤维状，交界处的碳质量分数约为0.4%，此处至表面的垂直距离即定为渗碳层下限深度 磨片蚀显法是将渗碳中间试样（淬火或正火状态均可）断面磨平用体积分数为4%的硝酸酒精溶液浸蚀几秒钟后，出现黑圈，黑圈厚度即为粗略的渗碳层下限深度 4．同一批零件，渗碳层深度的波动，必须在图样规定的范围内同一零件渗碳层深度的波动范围是图样规定波动范围的1/2 碳深度梯度检验： 1．日常生产检验，可以用碳浓度（质量分数的）梯度和硬度的梯度检验互补，但质量仲裁应以硬度梯度（至心部硬度降）为准 2.常用剥层法，剥层检验交界处的碳的质量分数为0.4%，剥层在表面0.1mm内，碳浓度（质量分数）应达到图样要求，一般以0.8%~1.0%为合格，碳深度梯度过渡过应平缓，不得出现陡坡，浅层渗碳允许表面碳的质量分数低于0.8% 渗碳层淬火前的组织检验： 1．渗碳层淬火前的组织应是珠光体+碳化物+少量铁素体