關於滲碳熱處理的一點知識

（1）定義

滲碳是目前機械製造工業中應用廣泛的一種化學熱處理方法。所謂滲碳就是把用低碳鋼或低碳合金鋼制的工件置於富碳的活性介質中，加熱到850～950℃保溫數小時，使滲碳介質在工件表面上產生活性碳原子，經過表面吸收和擴散而滲入工件的表層，從而使表層的含碳量達到0。8%以上的熱處理工藝。滲碳後再透過淬火和低溫回火處理，藉以提高工件表面的硬度、耐磨性和疲勞強度，同時在心部又能保持一定的強度和良好的韌性。

鋼鐵零件的滲碳是在奧氏體狀態下進行的，其作用是使滲碳層中的含碳量與高碳鋼中的碳相當，而心部成分保持不變，因此滲碳使零件表面的碳達到適當的濃度和合理分佈，其各種力學效能是靠隨後的熱處理來實現的。滲碳零件必須進行淬火+回火處理，才能使其表面和心部的力學效能達到預定的要求，即具有高的硬度、耐磨性和疲勞強度等，並保持心部具有良好的韌性。

（2）目的

透過滲碳及其隨後的熱處理，可使工件獲得優良的綜合力學效能，採用這種工藝的主要優點是：既可提高工件的使用壽命，又能節約貴重的鋼材。目前在機械製造工業中，對於表面要求耐磨性、抗疲勞強度高，而心部又要求有較高強度和韌性的結構件，如齒輪、曲軸、凸輪軸、活塞銷、軸套、摩擦片等，大都是採用低碳鋼或低碳合金鋼加工成形後，進行滲碳、淬火和低溫回火的工藝方法制造的。

因此滲碳後進行熱處理的目的主要體現在以下幾個方面：

①提高表面滲層的強度、硬度、耐磨性和疲勞強度；

②消除滲層中的網狀滲碳體和適當減少殘餘奧氏體的數量，減小脆性和有助於合金鋼效能的改善；

③消除內應力，增加零件的尺寸穩定性，可以防止因淬火和車削或磨削過程中產生的加工應力而引起精度或尺寸的改變；

④細化晶粒，提高心部的和韌性。可承受過載荷的作用。

（3）分類

滲碳工藝的型別很多，常用的主要型別可分為：固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳和特殊滲碳。

固體滲碳在固態介質中進行，將工件埋入裝有粒狀滲碳劑的鐵箱中或在工件表面上塗一層滲碳膏劑，然後裝入爐子中加熱滲碳；

液體滲碳是將工件直接放入能分解出活性碳原子的鹽液中加熱滲碳，近年來推廣發展了不用氰鹽的無毒液體滲碳劑，使這種滲碳工藝獲得了新的生機；

氣體滲碳在氣體介質中進行，可在天然氣、石油裂化氣等吸熱式、氮基可控氣氛中進行滲碳，也可在滴注液體滲碳劑的分解氣體中滲碳；

（4）材料選擇

①從提高滲碳速度來看，原始碳量越低滲速越快，但是原始含碳量過低，造成工件心部硬度組織和效能達不到設計要求，含碳量過高又會導致韌性不足的缺點。心部強度要求不高的可以是下限含碳量，否則應選靠上限含碳量的鋼。

②要考慮合金元素的含量，有些滲碳鋼雖然含碳量較低，但合金元素含量高，機械效能和工藝效能均很好。實際上，應將含碳量與合金元素含量結合零件的具體工作條件加以綜合考慮；合金元素透過抑制奧氏體晶粒長大，提高了淬透性和增加回火穩定性，改善了滲碳工藝效能。

例如鉻鋼、鉻錳鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鋼、錳釩鋼等，由於合金元素含量較高，碳化物形成元素抑制了滲碳時的奧氏體晶粒長大，所有的合金元素均能發揮改善工藝效能和機械效能的良好作用。

我們常用的滲碳材料有20Cr，15CrMo。像35CrMo（SCM435）已經可以直接熱處理無需滲碳。因此可以確定滲碳材含碳量應該在0。35%以下。

（5）防碳工藝

非要求滲碳部分的防滲方法一般有3種方法。

①預留切削加工餘量：加工餘量值是滲碳層深的1。2～1。5倍。滲碳之後爐冷，對此部分進行切削加工，除去滲碳層，然後再加熱淬火處理。

②鍍銅法：在不需要滲碳的部位鍍銅處理，厚度0。 035～0。 055mm。

③塗料防滲法：對整體工件先清洗乾淨，然後塗抹防滲的部位，增加塗料的附著能力。對不需要防滲的部位要保持乾淨，不要讓塗料濺落到這些表面。一般要求塗料（自然或烘乾）乾燥以後，滲碳處理。

實踐經驗

實踐中很多廠螺紋防碳總是做不好，有一種工藝方法，雖然有點麻煩，但可以有效解決螺紋防碳問題。

工藝方法如下：

滲碳完成後，淬火進行之前加工出螺紋（加工前餘量大於滲碳層深度），然後再進行淬火。這樣因為螺紋是淬火前加工，所以沒有硬度可以加工，同時加工出的螺紋部因為沒有滲碳，淬火時也不會上硬度。此方法的螺紋防碳效果優於防碳泥等常規防碳手法。但是因為是熱處理——機加工——熱處理的步驟，工序較多。而且很多公司熱處理是外協來做，不可能滲碳完拿回來車螺紋再滲碳，所以這個方法適用於及其重要的螺紋部防碳。

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