滲碳缺陷及質(zhì)量控制

6.2.8滲碳質(zhì)量控制一、滲碳工件的檢驗1檢驗項目

1）滲碳層深度的檢驗，一般在滲碳后進行。

2）滲碳層和心部硬度的檢驗，一般在熱處理后進行。

3）滲碳層含碳量及濃度梯度的檢驗。

4）滲碳層和心部組織的檢驗。

5）滲碳件力學性能的檢驗。此種檢驗的目的是為了尋求合理的滲碳工藝參數(shù)，主要是測量滲碳試樣的硬度、耐磨性、抗拉強度、接觸疲勞強度、沖擊韌性等。2檢驗方法

1）

滲碳層深度的檢驗

方法

宏觀斷口法；金相顯微組織法；等溫淬火法；

化學分析法；顯微硬度法

宏觀斷口分析

此法是將隨爐滲碳的試樣直接淬火，然后打斷，觀察其斷口。在斷口上滲碳層呈白色瓷狀斷口，未滲碳部分為灰色纖維狀斷口，根據(jù)兩種斷口交界至表面的距離就可以量出滲碳層深度，從而可以確定出爐時間。滲碳層呈銀白色瓷狀未滲碳部分呈灰色纖維狀顯微分析

此法是用金相顯微鏡對滲碳試樣橫截面進行顯微測量。試樣須先退火，經(jīng)滲碳后表層為高碳鋼，心部為低碳鋼，因此，從表至里組織也是從過共析到亞共析逐慚變化。一般應用較廣而且比較容易測量的是以組織中有50％珠光體處為標準分界，即滲碳層深度等于過共析層十共析層+1/2亞共析層的總和。有時對于某些合金鋼的滲碳層是測量到出現(xiàn)原始組織為止。

金相顯微組織法測量滲層深度方法顯微鏡放大倍數(shù)為100倍（用帶刻度10倍的目鏡與10倍的物鏡），每小格的尺度為0.013mm。1.低碳鋼淬火試樣要進行正火，磨拋后用4%硝酸酒精浸蝕。滲層總層深=過共析+共析+亞共析的1/2處。2.低碳合金鋼淬火試樣要進行等溫退火（或滲碳后緩冷試樣），磨拋后用4%硝酸酒精浸蝕。滲層總層深=過共析+共析+亞共析（即測至心部組織不變處）硬度檢查方法H23H檢查齒輪表面硬度的部位檢查齒輪心部硬度的部位齒頂角距表面距離HV有效滲層深度550距表面距離HV有效滲層深度5502）滲碳層金相組織檢驗

金相組織檢驗主要是指檢驗滲碳層碳化物級別、馬氏體級別、殘留奧氏體的數(shù)量和組織缺陷。

滲碳后的金相組織評級標準（以拖拉機滲碳齒輪為例）

在淬火回火狀態(tài)下評定。試樣應在橫斷面切取，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，在400倍下觀察，根據(jù)評級標準進行評定。殘余奧氏體和馬氏體評級標準根據(jù)殘余奧氏體量的多少和馬氏體針的大小，對照標準圖片進行評定。該標準共分8級。1-6級合格，7-8級返修。（評級部位見圖所示）心部鐵素體評級標準根據(jù)鐵素體的形態(tài)、數(shù)量及其大小，對照標準圖片進行評定。該標準共分6級，1-3級合格，4-6級返修。（評級部位見圖所示）滲碳層碳化物評級標準該標準共分8級。常嚙合齒輪1-6級合格，7級返修，8級廢品；非常嚙合齒輪1-5級合格，6-7級返修，8級廢品。（評級部位見圖所示）13HH檢查A‘M部位（節(jié)園）檢查K部位（齒頂）檢查心部F部位檢查心部硬度部位齒根3）

滲碳層濃度梯度的檢驗雖然金相分析可以大致的了解滲碳層的濃度分布情況，但并不精確。為此，常用剝層分析方法進行濃度梯度的檢驗。該方法是將Ф20～40×80mm的隨滲試樣，進行0.05－0.1毫米的分層別離，然后進行定碳分析。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)作出含碳最與離表面距離的分布曲線，該曲線反映出滲層濃度分布情況。1滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物

2滲層中有大量的殘余奧氏體

3黑色組織

4過熱

5表面脫碳

6表面含碳量過低滲層深度不足

7滲碳層過深

8滲碳層不均勻

9表面腐蝕及氧化

10心部硬度不足

11心部出現(xiàn)過多的鐵素體

12反常組織

二、滲碳件常見缺陷1滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物原因：滲碳劑活性太高，使表面含碳量過高。滲碳后冷速太慢，預冷溫度過低。

危害：增加了表面脆性，滲層易剝落，降低使用壽命。零件在淬火或磨削中易產(chǎn)生裂紋。

防止及消除辦法：嚴格控制滲碳時爐氣的碳勢和工藝參數(shù)，使?jié)B層濃度不致于過高；進行ACm以上的高溫淬火或正火

2滲層中有大量的殘余奧氏體：

原因：

滲碳劑濃度太高，使表面含碳量過高。淬火溫度過高。

危害：降低表面硬度和接觸疲勞、彎曲疲勞性能，淬火易變形。

消除辦法：進行高溫回火后，重新加熱淬火或冷處理。3黑色組織所謂黑色組織是指在滲層內(nèi)的組織中沿晶界出現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀滲碳體及鐵素體和黑色的非馬氏體組織，其特征頗似過燒組織。深度約為0.03－0.05毫米左右。

產(chǎn)生原因：出現(xiàn)黑色組織的原因，目前還沒有取得一致的看

法。一般認為，可能是由氧化和深層淬透性不足引起的。危害：降低表面硬度和耐磨性，縮短零件使用壽命。消除辦法：減少氧化性氣氛，增加爐子的密封性，排氣充分；同時應加快冷卻速度以減少非馬氏體體組織的出現(xiàn)。。晶間內(nèi)氧化，1％Nital

輕浸蝕。非常常見，圖中很嚴重。內(nèi)氧化造成表面層淬透性降低，產(chǎn)生的淬火非馬氏體組織（淬火托氏體為主）。圖示的2張照片都嚴重不合格。滲碳層淬火后在表面層和次表面層形成的高溫轉(zhuǎn)變組織（貝氏體為主），如果0.30mm內(nèi)超過5％就屬于不合格。圖示照片上面一張接近合格，下面嚴重不合格。4過熱

滲碳時或滲碳后加熱時過熱，表現(xiàn)為鋼的晶粒過大。危害：增加脆性，增加表面碳化物的數(shù)量，并形成粗大碳化物，甚至形成萊氏體，使零件報廢。消除辦法：進行正火后再淬回火。5表面氧化和脫碳

原因：滲碳后期滲碳氣氛濃度過低，或滲碳后冷卻及淬火加熱時保護不良。危害：降低了表面硬度和耐磨性，也降低了接觸疲勞強度，淬火時易開裂。防止及消除辦法：控制擴散期的碳勢，出爐后在保溫坑內(nèi)滴入甲醇或煤油進行保護；補滲或磨掉脫碳層，噴丸。6表面含碳量過低，滲層深度不足。

產(chǎn)生原因：滲碳氣氛濃度過低，滲碳溫度低，時間

短，爐子漏氣，零件表面沉積碳黑，

裝爐量太多，排氣不充分。危害：降低表面硬度、耐磨性和疲勞強度。消除辦法：補滲7滲碳層過深：產(chǎn)生原因：滲碳溫度偏高，時間過長。危害：淬火應力及脆性增加，韌性降低。

對嚴格要求滲層的產(chǎn)品只能報廢。8滲碳層不均勻

產(chǎn)生原因：零件表面不清潔或積碳，爐溫不均，氣

氛循環(huán)不良或漏氣，原材料帶狀偏析嚴重。

危害：性能不均，降低使用壽命。

消除辦法：補滲為避免層深增加太多，可適當取低

點的滲碳溫度

9表面腐蝕及氧化

產(chǎn)生原因：滲碳劑中含有硫及硫酸鹽，零件表面不清潔，

爐子漏氣，零件高溫出爐，淬火鹽浴脫氧不良。

危害：表面硬度不均，耐磨性差。

10心部硬度不足

原因：加熱與冷卻不足。

危害：心部韌性有余，強度不夠。降低工件的疲

勞壽命。

消除辦法：重新加熱淬火提高預冷溫度。

11心部出現(xiàn)過多的鐵素體過多的鐵素體