低碳鋼及低碳合金鋼表面熱處理

機(jī)械產(chǎn)品中80%以上零件的報(bào)廢是由于表面失效造成的，而真正因材料整體強(qiáng)度不足產(chǎn)生斷裂或變形的零件失效所占的比例很小（事實(shí)上，許多零件發(fā)生破裂，其裂紋也首先是從表面產(chǎn)生的）。因此，提高材料表面耐磨性、耐蝕性、抗疲勞性能及強(qiáng)度，是延長(zhǎng) 零部件使用壽命、合理配置性能、保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此，表面熱處理技術(shù)，得到了人們的極大關(guān)注，發(fā)展很快，對(duì)各類(lèi)構(gòu)件的性能的提高發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 

滲層深度一般為0.1~1.5mm，屬中等深度，主要用于表面硬化。表層組織為（馬氏體+碳化物+殘留奧氏體），表層應(yīng)力狀態(tài)為高殘余壓應(yīng)力。經(jīng)淬火后，表面硬度可達(dá)58~65HRC，心部硬度一般為30HRC左右，具有良好的耐磨性，有好的接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度、抗 粘著咬合能力及較高沖擊韌性。熱處理變形傾向較大，但不易開(kāi)裂。本工藝適用鋼材為低碳鋼和低碳合金鋼，如15、20、12CeNi3、20Cr2Ni4、20Cr、15CrMo、20CrMo、20CrMnTi等及鐵基粉末冶金材料，主要用于表面要求耐磨、耐疲勞，而心部韌性好的重載荷零件。本工藝所用鋼材成本較低或中等，設(shè)備投資較高。本工藝滲層較淺，一般為0.1~1.0mm，大多用于表面硬化。表層組織為（碳氮化合物+含氮馬氏體+殘留奧氏體），表層為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。淬火后，表面硬度達(dá)60~65HRC，耐磨性較高，有良好的接觸疲勞強(qiáng)度和良好的彎曲疲勞強(qiáng)度及好的抗咬合能力和好的沖擊韌性。

熱處理變形傾向及開(kāi)裂傾向同滲碳淬火工藝。本工藝適用鋼材為低碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料，如中碳合金鋼40Cr、35CrMo、42CrMo等，低碳鋼、低碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料同滲碳淬火。主要用于表面要求耐磨、耐疲勞，而心部韌性好的 中載荷零件。本工藝滲層較薄，一般為0.1~0.4mm，主要用于表面硬化。表層組織為（氮碳化合物+含氮固溶體），表層為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。滲氮后，表面硬度一般為800~1200HV（63~71HRC），耐磨性很高，同時(shí)具有良好的接觸疲勞強(qiáng)度、良好的彎曲疲勞強(qiáng)度、良好的抗咬合能力及較好的沖擊韌性。氮化處理變形傾向及開(kāi)裂傾向很小。滲氮后的零件，一般不再進(jìn)行加工。特殊情況下，只能進(jìn)行加工量很小的精磨。本工藝適用材料為中碳合金滲氮鋼及球墨鑄鐵，如38CrMoAl、3Cr13、35CrMo、42CrMo、20CrMnTiT、QT600-3等。主要用于表面耐磨性要求很高的重要零件。  

滲層的化合物層一般為0.005~0.020mm，主要用于表面硬化。表面硬化層組織為（表面碳氮化合物層+內(nèi)部氮擴(kuò)散層），表面為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。氮碳共滲后，表面硬度一般為500~800HV（50~63HRC），耐磨性較高，接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度較好，抗咬合能力最好。氮碳共滲處理變形傾向及開(kāi)裂傾向很小。氮碳共滲處理，一般都是最后工序，不允許再經(jīng)加工。根據(jù)選用頻率不同，硬化層范圍為0.8~50mm，主要用于表面硬化。表面組織為馬氏體，表層為高的殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。表面硬度可達(dá)55~65HRC，具有高的耐磨性，好的接觸疲勞強(qiáng)度，好的彎曲疲勞強(qiáng)度和較好的抗咬合能力。變形及開(kāi)裂傾向較小。感應(yīng)淬火后，一般都要經(jīng)過(guò)磨削加工。火焰淬火的表面硬化層一般在1~12mm，主要用于表面硬化。表層組織為淬火馬氏體，表層為高的壓應(yīng)力狀態(tài)。表面硬度可達(dá)55~63HRC，表面耐磨性高，具有好的接觸疲勞強(qiáng)度，好的彎曲疲勞強(qiáng)度和較好的抗咬合能力。淬火變形及開(kāi)裂傾向較小。火焰淬火后，一般都要經(jīng)過(guò)磨削加工。本工藝適用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。主要用于表面要求耐磨的零件。