气体渗碳质量缺陷分析及对策

工艺与工艺装备气体渗碳质量缺陷分析及对策

口王荣滨

低碳钢和低碳低合金钢件渗碳，控制表层碳浓度以Ｏ．８０％一Ｏ．９Ｄ％为宜，渗层均匀，碳浓度由表至里平缓下降。渗碳层分三层：渗碳件空冷时，表层为过共析层，细密珠光体加颗粒状均匀分布碳化物；次表层为共析层。细密珠光体组织；内层为亚共析过渡层，细密珠光体加少量铁素体组织。心部基体为原始组织。淬火组织为隐晶状或细针状马氏体加匀分布细粒状碳化物加少量残余奥氏体组织。但在实际生产中因材质、设备、操作等原因可导致渗碳缺陷，达不到质量指标，现分析原因，采取对策，克服缺陷，分述如下。

１．黑色组织

渗层淬火马氏体基体中夹杂着团块状屈氏体黑色组织，是非马氏体组织。钢的所有组织中，屈氏体抗蚀性最差。抗蚀性最好的是奥氏体组织，依次为马氏体、珠光体和索氏体组织。因渗碳介质中含氧量过多，排气不充分或炉膛密封不严，炉内压力过低。吸人炉外空气中的氧。发生内氧化。炉气中氧原子吸入钢中向内扩散，在晶界形成ｃｒ、Ｍｈ、ｎ、Ｓｉ等的氧化物，造成晶界

计实际存在的剩余加工余量。在实际应用中，为避免阶梯型面上未知处的最大剩余加工余量对刀具的破坏，通常给出较大的理论加工余量，这样就使加工效率降低很多。因此有必要优化半精加工策略，得到加工表面存在的最大剩余加工余量，以及剩余加工余量的分布信息，从而为选择走刀路线和走刀次数提供参考。特别要计算凹槽过渡面的剩余加工余量。此区域的过渡半径较小，囡粗加工采用较大直径的铣刀而在此区域的剩余加工余量大大高于其它区域，大的加工余量会导致精加工时包绕角的增大，从而产生较大的切削力，破坏了加工过程的稳定性并加剧了刀具磨损。此优化过程可概述为：（１）粗加工后轮廓计算。（２）最大剩余加工余量及最大允许加工余量的确定。（３）对剩余加工余量大于最大允许加工余量的型面按其值大小分区。（４）刀心轨迹的计算。

另外。选择半精加工的最大刀具半径可依下面经验公式：

Ｒ＋－－ｚ＝竺簪＋且精ｍｚ

式中。一“为最大加工余量，切削深度吼为定值。处合金元素贫乏，此处淬透性低，淬火时形成厚约２０Ⅲ屈氏体组织。

采取对策是通过喷细砂、抛光或磨削去除。严格控制渗碳介质含氧量，选用甲醇排气，密封炉罐，提高炉内压力。渗碳淬火选用真空炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热等措施可避免屈氏体组织形成。

２．反常组织

钢锭在冷凝结晶时，缓慢冷却（≤５℃，ＩＩｌｉｎ），促使铁素体从奥氏体中呈大块状或沿晶界呈网状析出。当渗碳钢中含有过量Ｐ、０、Ｎ杂质和№、ｓｉ元素较多时，炼钢时引起严重偏析，在奥氏体化温度下缓冷，铁素体易呈带状析出。经轧制，沿轧制方向呈带、网状分布。使钢的力学性能有明显方向性，横向塑性与韧性大大低于纵向。材质先天缺陷，同时引起渗碳浓度和渗碳层的不均匀性，降低渗碳层与基体结合力，造成疲劳龟裂。

采取对策为钢锭扩散退火后轧制，再经改锻，尤其是大型齿轮、轴等渗碳件钢料需反复多次双十字形镦

３）精加工

精加工表面接近均匀的加工余量，能使刀刃的切入过程保持一致，并使加工表面与理论几何型面的误差减小，同时可获得最好的表面加工质量。精加工中除需对工艺参数进行优化外，还建议采用下面的加工顺序：①外轮廓加工；②凸起规范几何体的加工；③自由型面的加工；④阶梯层面加工；⑤平面加工；⑥凹陷规范几何体的加工。

三、加工工艺参数推荐

实际加工中，切削速度、进给速度及切削深度的选择与加工过程、加工材料和切削材料密不可分。针对模具及成形制造中的常用材料，特推荐表ｌ所列出的优化工艺参数。

（参考文献略）

作者通讯地址：北京邮电大学自动化学簏（１００９７６）

德蔼Ｄ目咖础工业大学生产技术争机束研兜所

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收稿日期：加叫０４∞

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