20钢渗碳

________大学学生实验报告：20钢渗碳姓名：_______学号：_____________年级、专业：_________20钢渗碳实验报告一、 实验内容：20钢的渗碳实验二、 实验目的：1、熟悉钢的渗碳工艺及操作过程；2、进一步熟悉金相试样的制备及观察过程(特别是试样的相嵌过程)；3、观察渗碳前后钢的组织与性能（特别的硬度）的变化；三、实验原理：钢的渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。

这是机器制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺。

渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

四、 实验仪器及样品：井试渗碳炉、相嵌机、金相显微镜、洛式硬度机、水、切割机、砂轮机、金相试纸、抛光机、硝酸及酒精、棉花等。

试样用20钢。

五、 实验步骤：1、打开渗碳炉，并按表一设置好渗碳程序，渗碳将按下列程序进行； 2、取样：选取合适的试样，并用砂轮机将表面的氧化膜去除； 3、 待炉温升到750o C 后，向炉内滴入甲醇，这时，甲醇分解出来的气体将炉内的空气排除；待炉中气温升到800o C 时，再滴入煤油，并控制两者的加入量调节炉内的碳势；4、 温度升到910O C 时，将试样装入炉内，渗碳程序（见表一）开始，并留二人守炉；表一：渗碳程序5、 渗碳完成、待炉温降至850O C 时，从炉中取出试样进行淬火；5、 将淬火后试样在砂轮机上将它切成若干长约1cm的小试样，两人一份；6、 将每人手中的试样进行相嵌，然后再研磨、抛光、腐蚀，最后放到金相显微镜上观察，并对它进行硬度测定（将其硬度值填入表二中），记下它的金相照片（如图示）。

渗碳表层组织（400×）心部组织（400×）六、注意事项：1、向炉内滴入甲醇后，必须将从炉中排出的气体点燃，以免排放到空气中污染坏境2、对金相进行磨制时，应特别注意，应将其表面磨光，以利于后面的金相观察。

20铬锰钛渗碳硬度铬锰钛渗碳是一种常见的渗碳处理材料，通过在低碳钢表面镀附上一层富铬、富锰的合金层，可以显著提高钢材的硬度。

在这篇文章中，我将介绍铬锰钛渗碳的硬度特性，并探讨其应用领域和优缺点。

首先，让我们来了解铬锰钛渗碳处理的原理。

铬锰钛渗碳是一种固体渗碳方法，通过将含有铬、锰和钛的混合物覆盖在钢材表面，然后在高温下进行热处理，使合金元素在钢表面渗入形成一层富铬、富锰的合金层。

该合金层具有优异的硬度和耐磨性，可以显著提高钢材的力学性能。

铬锰钛渗碳处理具有许多优点。

首先是硬度的提高。

通过渗碳处理，钢材的硬度可显著提高，通常可达到55-60 HRC。

这使得钢材具有极高的抗磨性和耐蚀性，适用于需要具有高硬度和耐磨性的应用领域，如机械零件、模具、刀具等。

其次是强度的提高。

渗碳处理可以改善钢材的强韧性，提高其抗拉强度和屈服强度，从而延长使用寿命和耐久性。

此外，铬锰钛渗碳处理还能提高钢材的耐热性和耐腐蚀性，使其在高温和腐蚀环境中有良好的性能表现。

然而，铬锰钛渗碳处理也存在一些缺点。

首先是成本较高。

与其他渗碳方法相比，铬锰钛渗碳处理的成本相对较高，主要是因为其材料费用和处理过程中较高的能耗。

其次是处理过程中的变形和不均匀性。

由于高温处理和合金元素的渗入，钢材可能会出现变形和不均匀的情况，这会对制造工艺和尺寸控制带来一定的挑战。

最后是处理后可能需要重新热处理。

由于高温处理会导致钢材的组织和性能发生变化，有时可能需要重新热处理来调整和优化材料的性能。

总结起来，铬锰钛渗碳处理是一种有效提高钢材硬度的方法。

它能显著提高钢材的抗磨性、耐蚀性和耐热性，适用于许多需要高硬度和耐磨性的领域。

然而，它的成本较高，处理过程中可能会产生变形和不均匀性，有时还需要重新热处理。

因此，在选择和应用铬锰钛渗碳处理时，需要综合考虑其优缺点，并根据具体要求进行选择和处理。

希望本文对您了解铬锰钛渗碳处理的硬度特性有所帮助。

谢谢阅读！。

20CrMnTi（也称为20CrMnTi合金钢）是一种低碳合金钢，主要由铬（Cr）、锰（Mn）、钛（Ti）等元素组成。

这种钢常用于制造齿轮和其他机械零件，因为它具有良好的强度和耐磨性。

钢的硬度通常以洛氏硬度（Rockwell Hardness）来表示。

20CrMnTi钢的硬度通常在40-60 HRC（洛氏硬度）之间，具体的硬度取决于热处理条件和合金元素的含量。

以下是20CrMnTi钢在不同热处理状态下的硬度范围：
1. 退火状态：在退火状态下，20CrMnTi钢的硬度通常较低，约为20-30 HRC。

这种状态下的钢材具有较好的加工性和韧性。

2. 规范化状态：通过规范化处理，钢的硬度会略有提高，通常在30-40 HRC之间。

规范化可以提高钢的强度和硬度。

3. 淬火和回火状态：通过淬火（quenching）和回火（tempering）处理，可以使20CrMnTi 钢达到更高的硬度，通常在50-60 HRC之间。

淬火使钢材快速冷却以增加硬度，而回火则减轻脆性并提高韧性。

需要注意的是，确切的硬度取决于具体的热处理参数和处理时间，因此硬度值可能会有一定的变化。

在实际应用中，可以根据所需的性能要求选择适当的热处理条件来控制钢的硬度。

20钢铁素体珠光体比例
摘要：
1.20 钢的相组成
2.铁素体和珠光体的质量分数
3.铁素体和渗碳体的比例
4.如何计算铁素体珠光体钢中珠光体的比例
5.测试碳钢中珠光体和铁素体各自所占面积的比例
正文：
20 钢的相组成主要是铁素体和渗碳体。

根据Fe-C 合金状态图，在稍低于PSK 共析线（727 度）以下的温度区，20 钢的组织组成物是先共析铁素体和珠光体。

在这个温度区，铁素体和珠光体的质量分数可以通过杠杆定律计算。

先共析铁素体质量分数为(0.77-0.20)/(0.77-0.0218) 约等于74%，珠光体质量分数为(100-74)%约等于26%。

在珠光体中，铁素体和渗碳体的比例是不同的。

根据杠杆定律，共析转变时，铁素体含碳量约为0.0218%，奥氏体含碳量约为0.77%，渗碳体含碳量约为6.69%。

因此，珠光体中铁素体的含量约为(6.69-0.77)/(6.69-0.0218) 约等于88.8%，渗碳体的含量约为1-88.8% 约等于11.2%。

在实际操作中，我们可以通过金相显微镜下用划线法来测试碳钢中珠光体和铁素体各自所占面积的比例。

这种测试方法可以较为准确地反映出钢材中铁素体和珠光体的分布情况，从而为钢铁生产和加工提供依据。

综上所述，20 钢的主要组织组成为铁素体和珠光体，其中珠光体中铁素体和渗碳体的比例约为88.8% 和11.2%。

20CrMnTi的焊接要求20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位.●特性及适用范围：是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。

用于制造截面＜30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。

是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件，如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。

J857Cr低合金高强度钢焊条J857Cr 低合金高强度钢焊条符合：GB E8515-G 相当：AWS E12015-G 说明：J857Cr是低氢钠型药皮的低合金高强度•焊前预热200 焊后回火500-700（或者是暗红色）•这种低合金高强钢焊接性能好,回火脆性不敏感,在齿轮上堆焊修复: １焊条的选择考虑齿轮表面经过渗碳，平均含碳量为1%，为了保证堆焊轮齿的疲劳强度、冲击韧性、耐磨性、硬度等指标，采用抗冷、热裂缝能力较高的J506低氢焊条。

也可以选用D207铬锰焊条或D237铬钼钒焊条，焊后不用热处理，硬度HRC>5 0。

施焊前用汽油清洗焊接表面，烘干后彻底清除待焊部位的毛刺、铁锈、油污、水份等污物，使之露出金属光泽，防止产生氢气孔。

同时应将焊条在烘箱内以2 00~250℃的温度烘干1~2 h，且随烘随用，彻底消除氢的来源。

２焊条直径的选择焊条直径过大，容易造成未焊透或堆焊成形不良；为了防止根部未焊透，第一层施焊焊条直径要小。

20钢920渗碳后淬火回火温度硬度对照
渗碳后淬火回火的温度和硬度取决于多个因素，包括渗碳剂的类型和浓度、渗碳温度、保温时间、淬火介质、回火温度等。

一般来说，20钢在920度渗碳后，硬度可以达到HRC55以上。

具体硬度和回火温度的对照关系可以参考相关的材料手册或者通过试验来确定。

渗碳淬火后通常需要经过回火处理，以进一步调整钢材的硬度和韧性，使其更适合实际应用。

回火温度的选择也需要根据具体的应用需求和材料特性来确定。

需要注意的是，渗碳淬火和回火处理是一项比较复杂的技术，需要专业的设备和经验丰富的技术人员来操作。

具体的工艺参数需要根据实际情况进行调整和优化，以保证处理效果达到最佳。

20CrMnTi钢真空碳氮复合渗工艺与渗层特性研究采用真空脉冲渗碳和真空感应渗碳制备渗碳层、离子渗氮和真空感应渗氮制备渗氮层、真空脉冲渗碳+（真空脉冲渗氮、真空感应渗氮、离子渗氮）三种方法以及真空感应碳氮共渗方法制备碳氮复合强化层,利用X射线衍射仪、显微镜、扫描电镜、能谱仪、EBSD、显微硬度计和微观划痕测试仪等分析了渗层的物相、组织结构、截面元素分布、物相分布、致密性、显微硬度梯度和渗层脆性。

结果表明:真空感应渗碳:相同渗碳压力下,表面硬度值都高于对应的真空脉冲渗碳工艺的表面硬度值,渗层厚度也高于对应的真空脉冲渗碳工艺,耐磨性能都优于真空脉冲渗碳,其中-70 kPa时的磨损速率为6.27E-07 cm³/min·N,能够在15 min中内获得400⁵00μm的渗碳层,1 h后渗层深度达到1 mm,渗层硬度超过750 HV,渗碳动力学性能优异。

温度为900℃时,渗碳时间低于125min时,“表层吸附”是主要的控速因素,而当渗碳时间大于125 min以后,内扩散则成为了主要的控速环节;随着温度升高,“表层吸附”所起控速作用时间减短,当温度为940℃时,该时间缩短为60 min;真空感应渗氮:温度越高,氮化表面硬度越低,当温度为500、530和560℃时,感应渗氮与离子渗氮具有相似的物相、显微组织结构、显微硬度梯度和有效渗氮层厚度及相似的耐磨性能,感应渗氮渗氮层的表面硬度值更高,但是最表层1²μm处为多孔疏松不致密的结构,真空感应渗氮在1 h内能够获得300μm以上的渗氮强化层,气体压力对渗氮层的厚度影响不大,随着渗氮气体压力的增加,渗层的厚度有小幅度的增加,但是当渗氮气体压力过大时,渗氮层的脆性增大;先渗碳后离子渗氮工艺制备的白亮层最厚,氮元素相对含量最高,几乎是单一离子渗氮的两倍,氮原子在奥氏体中有较大的溶解度,渗碳淬火后形成的残留奥氏体有助于活性氮原子的吸附,马氏体形成时的晶格畸变产生许多空隙,有利于氮原子的扩散,使其具有更厚的渗层,白亮层主要由碳化物Fe₄N强化,弥补了单一渗碳后表面硬度较低的不足;不同气体压力的真空感应碳氮共渗都有效地提高了20CrMnTi钢的表面摩擦性能,其中当压力为-25 kPa时,耐磨性能最好,磨损速率最低,磨损速率为5.32E-07cm³/min·N。

20crmnti是一种常见的合金结构钢，通过渗碳淬火处理可以得到理想的性能，而回火温度对其性能起着重要的影响。

本文将从20crmnti的性能特点、渗碳淬火工艺及回火温度对其影响等方面进行探讨。

一、20crmnti的性能特点1. 20crmnti的化学成分和机械性能20crmnti合金结构钢的化学成分主要包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、硒（S）、磷（P）、铬（Cr）、钼（Mo）、钛（Ti）等元素。

其机械性能表现为屈服强度σs≥835 MPa，抗拉强度σb≥940 MPa，断面收缩率δ5≥12，冲击韧性αk≥63J。

2. 20crmnti的应用20crmnti合金结构钢广泛应用于制造重载齿轮、传动轴等机械零部件，具有良好的强度和韧性，能满足复杂工况下的使用要求。

二、20crmnti的渗碳淬火工艺1. 渗碳淬火工艺流程（1）将20crmnti合金结构钢置于渗碳工装中。

（2）在高温高压环境下，将碳原子渗入钢表面，使其表面碳含量增加。

（3）经过渗碳处理后的20crmnti合金结构钢表面形成具有一定深度的硬度层。

（4）对渗碳后的20crmnti合金结构钢进行淬火处理，使其获得所需的组织和性能。

2. 渗碳淬火处理后的20crmnti经过渗碳淬火处理后的20crmnti合金结构钢表面硬度大幅提升，同时保持其内部的韧性，在满足使用强度要求的前提下能够提高其耐磨性和抗疲劳性能。

三、回火温度对20crmnti性能的影响1. 回火温度选择20crmnti合金结构钢在进行渗碳淬火处理后需要进行回火处理，回火温度的选择对其性能具有重要影响。

一般来说，20crmnti的回火温度为500℃。

2. 回火温度对20crmnti性能的影响（1）回火温度低于500℃时，20crmnti的硬度很大程度上得不到退火，导致其易产生脆性。

（2）回火温度高于500℃时，20crmnti的硬度能够得到合适的退火，同时保持强度和韧性的平衡，保证其在使用过程中不易产生变形和开裂。

20CrNiMo钢零件渗碳表层淬火开裂原因分析20CrNiMo钢零件经气体渗碳淬火后，在其渗碳区域表面发现裂纹。

借助化学成分分析、硬度测试和金相检验对其开裂的原因进行了分析。

结果表明：淬火裂纹仅存在于渗碳层中，渗碳表层碳含量过高，渗碳表层存在的大量块状、网状碳化物是零件表层产生淬火裂纹的主要原因。

某公司的产品零件材料为20CrNiMo钢，经井式炉气体渗碳处理+局部车碳+淬回火后，在零件渗碳区域表面出现淬火裂纹。

其渗碳淬火工艺为：920℃×1.2%C×14h强渗→920℃×0.8%C×1.5h扩散→880℃罐冷→局部车碳→830℃淬火→160℃回火。

在渗碳淬火后，有少数的产品零件在其渗碳区域内出现多道轴线裂纹，如图1中划线所示均为裂纹，裂纹仅出现在渗碳区域内。

为查找裂纹产生的原因，本文对渗碳区域内裂纹形态、渗碳组织等各个方面进行分析研究，为改进工艺和提高产品质量提供帮助。

图1 裂纹的宏观形貌 图2 渗碳层硬度分布曲线1、理化检验1.1、渗层硬度测试根据GB/T 9450-2005《钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核》中规定的硬度测定方法，采用FM-ARS-9000全自动显微硬度测量系统，在试验力为9.8N的载荷下对零件渗碳表层进行测试，获得的表层硬度分布曲线如图2所示。

根据硬度法测淬硬层深度的方法测得淬硬层深度为2.3mm，符合技术要求。

但从图2中的曲线来看，硬度值大于60HRC的深度超过1.7mm，过渡区域过窄，硬度下降梯度过陡。

1.2、化学成分分析在零件的心部切取化学成分分析试样，利用红外碳硫仪和直读光谱仪进行基体材料的化学成分分析，根据GB/T 3077-1999《合金结构钢》的要求，零件基体材料的化学成分合格。

另外，通过剥层方法对渗碳表层中的碳含量进行测试，试验结果显示其表层碳含量严重偏高，其中最表层0.2mm 内碳的质量分数为1.5%，表层0.21～0.4mm 内碳的平均质量分数为1.2%，属于严重的高碳层。

第四节钢铁材料渗层深度测定及组织检验一、渗碳层检测钢的渗碳层检测包括渗碳层深度测定和渗碳层组织检验。

渗碳层深度检测方法有金相法、硬度法、断口法、剥层化学分析法，其中硬度法是仲裁方法。

（一）金相法一般来说，以过共析层+共析层+（1/2）亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用于碳钢；以过共析层+共析层+亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用于合金渗碳钢。

以上两种试样应为退火状态。

（二）硬度法硬度法是从试样边缘起测量显微硬度分布的方法。

执行标准为GB/T9450-2005《钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核》和GB/T9451-2005《钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定》。

被检测试样应在渗碳、淬火后采用维氏硬度试验方法进行，淬硬层深度是指从零件表面到维氏硬度值为550HV1处的垂直距离。

渗碳层的深度就是渗碳淬火硬化层深度，用CHD表示，单位为mm，如CHD=0.8mm；测定维氏硬度时试验力为1kg（）；硬度测试应在最终热处理后的试样横截面上进行。

测试时，一般宽度在1.5mm的范围内，垂直于渗碳层表面沿着两条平行线呈之字形打压痕，在一条直线上两相邻压痕的距离S不小于压痕对角线的倍，两条直线上相错位的压痕间距不应超过0.1mm。

测量压痕中心至试样表面的距离精度应在±μm的范围内，每个压痕对角线的测量精度应在±μm以内。

在适当条件下，可使用至HV1的试验力进行试验，并在足够的放大倍数下测量压痕。

测试时至少应在两条硬化线上进行，并绘制出每条线的硬度分布曲线（硬度值为纵坐标，至表面的距离为横坐标），用图解法分别确定硬度值为550HV处至表面的距离，如果两数值的差≤0.1mm，则取二者的平均值作为淬硬层深度，否则应重复试验。

上述方法适用于渗碳和碳氮共渗淬火硬化层，距表面3倍于硬化层深度处硬度值小于450HV且硬化层深度大于0.3mm的零件。

经协议各方协商，对于距表面3倍于硬化层深度处硬度大于450HV的钢件，可以选择硬度值大于550HV（以25HV为一级）的某一特定值作为界限硬度；可以使用其它维氏硬度载荷；也可以使用努氏硬度。