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高温低碳势扩散对消除碳化物的影响

在齿轮渗碳过程中,由于设备出现故障无法淬火,在860℃碳势Cp=0.8%时保温10h,设备修复结束。将工件降温、淬火、回火后,检验试样发现,试样有效硬化层深度3.192mm,合格(见表1),但渗层中出现网状碳化物,超出标准要求,不合格。如图1所示。

(a)渗层中出现的网状碳化物

(b)渗层中出现的碳化物

图  1

1.网状碳化物形成的原因

由于860℃碳势Cp=0.8%保温时,碳势比较高,碳的溶解度比渗碳时925℃低很多,所以多余的碳形成碳化物在晶界上析出。如图1所示 。

2.网状碳化物的消除方法

将有碳化物的试样从试样孔放入炉内,在氮气保护下,在925℃碳势Cp=0.7%的气氛中扩散3h后从试样孔取出,空冷。发现原先的碳化物明显减少。如图2所示,证明高温低碳势扩散对碳化物的消除作用比较大。

(a)在925℃碳势Cp=0.7%扩散后的碳化物

(b)在925℃碳势Cp=0.7%扩散后的碳化物

图  2

根据试样试验的效果,我们将工件在925℃碳势Cp=0.65%气氛中,在氮气保护下扩散,中间每隔一段时间从试样孔取样检查,跟踪碳化物变化情况,直到20h时,检验试样发现碳化物完全消除。将工件降温、淬火、回火,检验发现碳化物完全消除,合格。如图3a所示。有效硬化层深度3.219mm,合格,如表2所示。表面氧化层深度22.05um,合格,如图3b所示。

(a)925℃碳势Cp=0.65%扩散20h后渗层组织

b)氮气保护下,扩散后氧化层深度

图  3

3.结语

(1)通过试验我们发现,高温低碳势扩散能消除网状碳化物。

(2)高温扩散时必须有氮气保护,这样在高温下才能确保工件氧化最小化。

(3)制定合理工艺,确保高温低碳势扩散时渗层的增加能尽可能的小,避免渗层超标。

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