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低碳鋼碳氮共滲淬火黑色組織產生原因及解決措施
低碳鋼碳氮共滲淬火黑色組織產生原因及解決措施
發布者-1??來源:未知??發布時間:2020-04-13 16:51

  碳氮共滲淬火適用于要求表面高硬度高耐磨性,心部有一定強韌性的零件。在汽車零部件柴油機噴油泵調速器中應用非常廣泛。低碳鋼如SPCC、10#、20#經滲碳淬火后形成的正常淬火組織從表面至心部依次為:碳氮化合物、馬氏體+殘奧、低碳馬氏體、鐵素體和屈氏體。

  滲淬中低碳鋼表面硬化層中出現黑色托氏體組織比較頻繁,如圖1所示。20#和20Cr由于基體含碳量高一些,合金元素提高其淬硬性,滲淬后基本不出現黑色組織。查詢書報期刊,以前較多論述低碳合金鋼中由于合金元素內氧化及氨通入量過多,易形成黑色組織的闡述,本文著重討論低碳鋼SPCC生產中如何避免中出現黑色組織的有效措施。

  SPCC是上鋼三廠的冷扎鋼板,其化學成分(%)如附表所示。

  SPCC化學成分表

  CMnPS

  ≤0.12≤0.50≤0.040≤0.045

  由于SPCC是沖壓用鋼,塑性好,含碳量低,沒有下限,有時甚至含碳量會接近于0.02%~0.03%,由于SPCC含碳量低,降低其淬硬性,硬化層中更容易形成黑色托氏體組織。

  在滲淬中形成的表面組織,會使表面硬度低于技術要求的下限,約421~538HV,降低零件的表面耐磨性。正常合格零件表面硬度要求是650~850HV。針對該材料,如何避免碳氮共滲淬火中產生黑色托氏體組織就顯得尤為重要?,F就實際生產分析產生托氏體原因,并提出解決措施。

  1.表面托氏體形成原因

  (1)表面含碳量不夠,爐內氣氛碳勢不夠。爐內碳勢不夠,通入富化氣體不足,零件表面碳含量不足,滲淬時也會產生黑色組織;爐內碳勢太高,零件在滲淬保溫初期表面即迅速被爐內多余碳原子覆蓋在零件表面堆積一層碳黑,阻礙碳原子的進一步滲入,使滲碳層含碳量低而淬不硬。同時,這一層碳黑象給零件穿上一層棉襖,阻止快速冷卻轉變為馬氏體,使之緩慢冷卻形成類平衡組織即黑色托氏體組織。

  (2)零件有效厚度處于臨界冷卻淬硬尺寸。

  (3)淬火冷卻能力不夠。

  2.表面托氏體解決措施

  (1)針對爐內碳勢氣氛,由于設備年久,無碳勢自動控制系統,靠手動調節流量計控制目測,因此以下兩點尤為重要:定期檢查丙烷氣,確保富化氣體的通入量,確保爐內碳勢;爐內及時或定期燒碳黑。

  (2)針對提高淬火冷卻能力,可有以下幾個措施:

 ?、偬岣叽慊鹩偷睦鋮s能力,由原來的23#機油換成KR218快速冷卻淬火油。

 ?、谧⒁饬慵b爐方式,對于達到臨界淬硬尺寸的零件必須平鋪一層,不得堆疊,以確保其最大淬硬性。

 ?、鄱ㄆ跈z查淬火油槽刻度線,低于刻度線的必須及時添加,以確保淬火槽冷卻能力。

  3.結語

  經過采取以上措施后,一直困擾生產的滲淬表面托氏體組織在熱處理滲淬中基本不再出現,如圖2所示,消除了低碳鋼氰化表面黑色組織,提高生產合格率,減少返修,取得了良好的經濟效益。

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