钢铁材料渗碳工艺的一些新发展
发布时间:2008-02-13 12:03
作者:互联网
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渗碳工艺是一个十分古老的工艺,在中国,最早可上溯到2000年以前。起先是用固体渗
碳介质渗碳。在20世纪出现液体和气体渗碳并得到广泛应用。后来又出现了真空渗碳和
离子渗碳。到现在,渗碳工艺仍然具有非常重要的实用
价值,原因就在于它的合理的设计思想,即让
钢材表层
接受各类负荷(
磨损、
疲劳、
机械负载及化学
腐蚀)最多的地方,通过渗入碳等元素达到高的表面
硬度﹑高的耐磨性和疲劳
强度及耐蚀性﹐而不必通过昂贵的
合金化或其它复杂工艺手段对整个材料进行处理。这不仅能用低廉的
碳钢或
合金钢来代替某些较昂贵的高
合金钢,而且能够保持心部有
低碳钢淬火后的强
韧性﹐使
工件能承受衝击
载荷。因此,完全符合节能、降耗,可持续发展的方向。近年来,出现了高浓度渗碳工艺,与传统工艺在完全
奥氏体区(温度在900~950℃,渗碳后表面碳质量分数为0.85%~1.05%)进行渗碳不同,它是在Ac1~Accm之间的不均匀奥氏体状态下进行,其渗层表面碳浓度可高达2%~4%。其结果可获得细小颗粒
碳化物均匀、弥散分布的渗层。其渗碳温度降至800℃~860℃温度
范围,可实现一般
钢材渗碳后直接淬火;由于高浓度渗碳层含有很高数量(20%~50%)的弥散分布的碳化物,故显示出比普通渗碳更优异的耐磨性、耐蚀性,更高的接触与
弯曲疲劳强度,较高的冲击韧度、较低的脆性及较好的
回火稳定性。该工艺还具有适用性广、对设备无特殊要求等优点,具有较高的
经济效益和实用价值,近年来在国内外获得竞相研究与开发。为了防止渗碳过程中奥氏体晶粒的粗化,一般都在钢材中添加适量的
钛,通过形成碳氮化钛粒子
钉扎
晶界而阻止晶粒长大。国家
标准规定
渗碳钢中钛添加量为0.04~0.08wt%。然而,最近有研究
工作表明,当钛含量超过0.032%,就会在渗碳钢冶炼
铸锭凝固时析出氮化钛。这种氮化钛尺寸达到微米数量级,起不到阻止奥氏体晶粒长大的作用,反而由于这种呈立方体的粒子的尖角效应以及与基体组织的不连续性而成为微
裂纹的策源地和裂纹扩展的
中继站,严重损害钢材的韧塑性。工作还表明,将钛含量降至0.02~0.032%,仍然能够同样有效地起到
控制奥氏体晶粒长大的作用,而又可避免有害氮化钛粒子的形成,因此是值得推荐的合理的选择范围。(一员)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。