当前位置：文档之家 › 20CrMnTi钢渗碳工艺研究进展

20CrMnTi钢渗碳工艺研究进展

  • 格式：pdf
  • 大小：495.08 KB
  • 文档页数：5
ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｃａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ２ ０ Ｃｒ Ｍｎ Ｔｉ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄｏ ｎ ｇ － ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＡ Ｏ Ｚ ｕ ｏ — ｆ ｕ ， Ｌ Ｉ Ｘｉ ｎ ， ＱＩ Ｊ ｉ ｎ － ｇ ａ ｎ ｇ ， ＷＡ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
、 ， ｏ １ ． ３ ７ ． Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ７
本科核心层次论文
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ５ ９ １ ６ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ６ ７ ４ — ３ ２ ６ １ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ０ １ ０
２ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｔ ｉ 钢渗碳 工艺研 究进 展
（ Ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｌｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ １ ２１ ０ ０１ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
单 东栋 ，赵作福 ，李
摘
鑫 ，齐锦刚 ，王建 中
（ 辽 宁工 业大 学 材料 科 学 与工程 学 院，辽 宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ １ ）
要 ：概述 了 ２ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｔ ｉ 钢 的渗碳表面化学热处理工艺的研究现状及发展趋势 。 ２ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｔ ｉ 钢被广泛地应 用
于制造抗压耐磨 的齿轮轴 、齿 圈、齿轮等重载 的机械零件 。优 良的表面热处理工艺是保证其高耐磨性 、高强度 的 前提 。渗 碳是应用 最早也最广泛 的一种化学热处理方法 ，其具有适用性强 、经济效益高便于在现 有生产 条件 下结
合实际需要推广应用等优 点。
关键词：２ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｔ ｉ 钢 ；渗碳 ；组织性能；微观组织 中图分类号：Ｔ Ｇ１ ６ １ 文献标识码：Ａ 文章编 号：１ ６ ７ ４ － ３ ２ ６ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ － Ｏ １ ｌ １ ． ０ ５
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ２ ０ Ｃｒ Ｍｎ Ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ．２ ０ Ｃｒ Ｍｎ Ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ Ｓ ｍｏ ｓ ｔ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｇ ｅ ａ ｒ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ， ｒ ｉ ｎ ｇ ｇ ｅ ａ ｒ ， ｇ ｅ ａ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｗｅ ａ ｒ ． Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｓ ｒｆ ｕ ａ ｃ ｅ ｒｅ ｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｏ ｈ ｌ ｏ ｇ ｙ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ ｈ ｉ ｇ ｈ ｗｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｒｅ ｔ ｎ ｇ ｔ ｈ ． Ｃａ ｒ ｂ ｒｉ ｕ ｚ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｒ ｌ ｉ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｓ ｔ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ｒｅ ｔ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｉｔ ｗ ｈ ｈｅ ｔ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｉ ｃ ｍ ｂ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｉｎ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ２ Ｏ Ｃｒ Ｍｎ Ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ： ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｒｅ ｕ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ； ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｒｕ ｔ ｃ ｔ ｒｅ ｕ
第３ ７卷第 ２ 期
２ ０ １ ７ 年 ４ 月
辽宁工业大学学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
２ ０ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｔ ｉ钢 是性 能 良好 的渗碳 钢 ，其具 有 淬

合集下载

20CrMnTi钢超饱和渗碳工艺的研究

20CrMnTi钢超饱和渗碳工艺的研究


Study on Supersaturated Carburization Process for 20CrMnTi Steel
SHI Juyan1, YU Jing1, TIAN Xiaoqing2, LI Zhenrong1
(1. College of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 2. Taiyuan Iron and Steel Group Co., Ltd., Taiyuan 030009, China)
从而使其硬度有很大提高。
1100
1000
硬 度 (HV0.1)
900
800
700
超饱和渗碳
600
常规渗碳
500 0
400
800
1200 1600
距表面距离 /μm
图 3 渗层显微硬度分布曲线
Fig.3 Microhardness distribution of the carburized layers
下半月出版
● 热处理技术 ●
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
20CrMnTi 钢超饱和渗碳工艺的研究
石巨岩 1, 于 静 1, 田晓青 2, 李振荣 1
(1. 太原理工大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024; 2. 太原钢铁集团 不锈钢制品有限公司, 山西 太原 030009)
20CrMnTi 作为一种常规渗碳钢，多用于制造截 面尺寸小于 30 mm 的中载或重载齿轮轴、齿轮和齿
收 稿 日 期 :2009-11-19 基 金 项 目 : 山 西 省 留 学 回 国 人 员 科 研 基 金 资 助 项 目 (1995-26) 作者简介:石巨岩(1954- ),男,山西太原人,教授,硕士,从事新材料开发
20crmnti渗碳淬火后剪切强度

20crmnti渗碳淬火后剪切强度

20CrMnTi是一种低合金高碳钢，通常用于制造齿轮、轴承和其他机械零件。

对于这种钢材，渗碳淬火是一种常见的热处理工艺，旨在提高其硬度和耐磨性。

在渗碳淬火后，20CrMnTi 的剪切强度将受多种因素的影响，包括淬火工艺、淬火介质和淬火温度等。

下面将对20CrMnTi渗碳淬火后的剪切强度进行详细探讨。

**1. 20CrMnTi钢的基本性质：**20CrMnTi是一种低合金高碳钢，其化学成分包括约0.17-0.23%碳、1.20-1.60%锰、0.20-0.40%硅、0.80-1.10%铬、0.03%磷、0.03%硫、0.04-0.10%钛。

这种合金设计旨在提高钢材的强度、硬度和耐磨性。

**2. 渗碳淬火工艺：**渗碳淬火是通过在钢表面渗入碳元素，然后进行淬火处理，以改善钢材的表面硬度和耐磨性。

该工艺一般包括以下步骤：- **渗碳：** 将20CrMnTi钢放入含有富余碳的气氛中，使其表面渗入碳元素。

- **均匀加热：** 对钢材进行均匀加热，使碳元素在钢表面均匀分布。

- **淬火：** 将加热后的钢材迅速冷却，以保持碳元素在钢中的分布，形成马氏体结构，提高硬度。

- **回火：** 对淬火后的钢材进行回火处理，以减轻淬火时产生的内应力，提高韧性。

**3. 影响剪切强度的因素：**- **淬火工艺：** 淬火工艺中的冷却速度和温度会直接影响钢的组织和硬度。

适当的淬火工艺可以使钢材表面形成致密的马氏体组织，提高硬度和强度。

- **淬火介质：** 不同的淬火介质（如油、水、盐浴等）对淬火速度有不同的影响，从而影响钢的组织和硬度。

- **淬火温度：** 淬火温度的选择也是影响剪切强度的重要因素。

过高或过低的淬火温度都可能导致组织结构和性能的变化。

**4. 剪切强度的定义：**剪切强度是指材料在受到剪切作用时所能承受的最大应力。

对于20CrMnTi钢材来说，其剪切强度与硬度、淬火工艺和合金成分等有密切的关系。

20Cr钢渗碳后热处理工艺研究论文

20Cr钢渗碳后热处理工艺研究论文

渗碳后对1和2试样分别采取不同的热处理工艺进行处理最终试验结果表明采用一次淬火法的1试样的表层及心部的硬度均高于采用直接淬火法的2试样的硬度即心部具有良好的塑性和韧性这是由于在渗碳过程中试样被加热到900且伴随着渗碳的进行此时工件内部奥氏体晶粒较粗大出炉后首先对其进行空冷再对其进行860淬火试样中奥氏体重新形核并长大但由于加热温度较渗碳时低保温时间也远远没有渗碳时长综合两方面因素此时的奥氏体晶粒的尺寸远远小于渗碳出炉时的尺寸同时表面具有较高的硬度和耐磨及耐腐蚀的性能也是因为表层重新形核的奥氏体晶粒尺寸较小从而使渗碳后的表层的硬度一定程度上得到提高而对于未经过冷却及奥氏体重新形核长大的过程的直接淬火的2试样而言其无论表层或是心部的最终形成的组织所测得的硬度均低于一次淬火后的试样的硬度
4.1性能分析
渗碳前，对两个试样同时进行正火处理，得到的试样表层及心部的硬度基本相同，说明正火后得到的组织及力学性能比较均匀，即仅针对力学性能而言，试样组织比较均匀，不存在偏析，可以进行接下来的渗碳及渗碳后的工艺处理。
渗碳后，对1#和2#试样分别采取不同的热处理工艺进行处理，最终试验结果表明，采用一次淬火法的1#试样的表层及心部的硬度均高于采用直接淬火法的2#试样的硬度，即心部具有良好的塑性和韧性，这是由于在渗碳过程中，试样被加热到900℃，且伴随着渗碳的进行，此时工件内部奥氏体晶粒较粗大，出炉后首先对其进行空冷，再对其进行860℃淬火，试样中奥氏体重新形核并长大，但由于加热温度较渗碳时低，保温时间也远远没有渗碳时长，综合两方面因素，此时的奥氏体晶粒的尺寸远远小于渗碳出炉时的尺寸，同时表面具有较高的硬度和耐磨及耐腐蚀的性能，也是因为表层重新形核的奥氏体晶粒尺寸较小，从而使渗碳后的表层的硬度一定程度上得到提高，而对于未经过冷却及奥氏体重新形核长大的过程的直接淬火的2#试样而言，其无论表层或是心部的最终形成的组织所测得的硬度均低于一次淬火后的试样的硬度。通过以上所分析，进一步证实对于20Cr钢而言，渗碳后的热处理方法中，采用一次淬火法得到的力学性能比采用直接淬火法所获得的力学性能好。
20CrMnTi钢真空碳氮复合渗工艺与渗层特性研究

20CrMnTi钢真空碳氮复合渗工艺与渗层特性研究

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 cm<sup>3</sup>/min·N,能够在15 min中内获得400<sup>5</sup>00μm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1<sup>2</sup>μm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Fe<sub>4</sub>N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-07cm<sup>3</sup>/min·N。