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渗碳工艺探讨(4):怎样合理选择工件的表面含碳量

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[LV.9]以坛为家II

发表于 2022-8-13 16:42:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
北京中仪天信科技有限公司
      我们渗碳的首要目的就是通过碳的加入,使零件表面形成高碳层,在淬火时形成高碳的马氏体组织,提高表面硬度。在实际生产中很多企业对各种材料的零件均采用0.8%C的碳势进行扩散、降温和均温。这种做法值很得商榷。

      一般来说,随着钢中含碳量的增加,淬火得到的马氏体组织硬度越高。然而达到一定的含碳量以后,随着含碳量的提高,淬火组织中会出现残余奥氏体,因此硬度升高变缓或不再升高,出现一个高硬度的平台。随着碳含量的进一步提高,硬度值反而会出现降低。因此渗碳工艺应该尽量保证渗层的含碳量处于高硬度平台区域内。由于不同成分的钢,这个高硬度平台所对应的含碳量是不同的。所以工件表面含碳量也需要相应地调整。

      以16MnCr5为例,其高硬度平台位于含碳量0.75%左右。如果碳势定在0.8%C,由于合金系数的影响,表面含碳量将达到0.88%C。用这样的碳势进行扩散,表面硬度已经明显地低于次表面了。也就是硬度分布曲线出现了表面"低头"的现象。如下图所示:

640.png

      图中的所示的碳分布曲线似乎还很好看,但硬度曲线已经出现了明显的“低头”现象。

      如果我们将扩散碳势调整到0.68%C,此时对应的表面含碳量是0.75%C。模拟结果见下图:

640 (2).png

      由上图可以看出工件表面的硬度完全处于高硬度平台,曲线变得更加合理,表面的硬度提高了。“低头”现象也没有了。

      显然各种材料渗碳时都选择0.8%C扩散是不合理,需要根据材料渗碳后硬度最高时对应的含碳量和合金系数确定扩散碳势。


注:相关数据和模拟计算源自德国索默渗碳淬火模拟计算软件Case Hardening

索默软件中国代理:上海融涵热处理技术有限公司
联系人:张先生     微信号:powerfulzhang2018


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