在滲碳淬火件表面層中經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)或不連續(xù)的網(wǎng)狀或塊狀黑色組織,此處恰好是表層壓應(yīng)力最大區(qū)域,已被公認(rèn)是由于內(nèi)氧化而貧合金化元素導(dǎo)致形成屈氏體類組織,也被稱為非馬氏體組織。一旦形成此類組織,其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲勞極限。本文的目的是重申此問題的重要性,以引起重視。
1 　關(guān)于非馬氏體組織
         滲碳淬火件的非馬氏體組織包括表面脫碳形成的鐵素體,表層沿晶界形成的屈氏體,有些鋼種是貝氏體。非馬氏體組織層和鋼表面含碳量關(guān)系的示意圖見圖1 。有此種組織工件的表層含碳量由表及里成逐漸升高趨勢(shì),到最高值后再逐步降至心部含碳量。與最大含碳量位置相對(duì)應(yīng)處也是淬火后最大壓應(yīng)力的地方。
2 　影響形成非馬氏體組織的因素
211 　滲碳?xì)夥盏脑蠚?br />         用甲烷制備的吸熱式氣作為載氣,由于反應(yīng)所需的空氣量少,產(chǎn)生的含氧氣體也少,滲碳淬火鋼的非馬氏體組織相對(duì)較淺。
        經(jīng)過凈化的天然氣(甲烷) ,其中的有機(jī)硫含量降至<5mg/ m3 ,無機(jī)硫< 3mg/ m3 ,可以使非馬氏體組織層降至最淺程度。重慶機(jī)床廠、青山機(jī)械廠、新生勞動(dòng)廠、丹齒輪實(shí)業(yè)公都采用了天然氣的除硫措施,都能使?jié)B碳淬火件的非馬氏體組織層降至< 3μm。四川有一家工廠,只除天然氣中的無機(jī)硫,不除有機(jī)硫,其錐齒輪在直生式氣氛滲碳爐中滲碳18h ,淬火后的非馬氏體組織層厚40μm。的熱處理設(shè)備采用氮+ 甲醇+ 丙酮的滴注式滲碳法,所用的氮以空氣經(jīng)薄膜分離法制備,經(jīng)凈化到99199 %的純度。在最初生產(chǎn)的兩年期間,滲碳淬火件
的非馬氏體組織層厚度能控制到< 3μm。但隨著時(shí)間的推移,制氮的膜分離系統(tǒng)和PSA 制氮機(jī)不能保證正常運(yùn)行,使產(chǎn)出氮的純度受到影響。目前滲碳層018～112mm 的工件滲碳淬火后,表層非馬氏體組織層厚度達(dá)20～30μm。當(dāng)甲醇含水量大時(shí),非馬氏體組織層厚度曾達(dá)到40μm ,使?jié)B碳淬火件表面硬度明顯下降。因此,在滴注式滲碳時(shí),必須嚴(yán)格控制甲醇、煤油等滲劑中的含水量。同理,在碳氮共滲時(shí)也要控制氨中的含水量。
212 　不同滲碳鋼種的影響
         含Cr 、Ti 、V 鋼的內(nèi)氧化傾向小,鋼中含微量硼或加入012 %～014 %Mo 能使C 曲線向右移,提高鋼的淬透性,滲碳淬火后表層非馬氏體組織層淺。
213 　熱處理工藝和設(shè)備
        鋼件滲碳后,適當(dāng)提高淬火加熱溫度,亦可使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變TTT 曲線向右移,從而減少非馬氏體組織。充分排除滲碳爐中的殘留空氣,使?jié)B碳?xì)夥辗€(wěn)定,也能減少滲碳淬火件的非馬氏體組織。爐子密封性好,爐外空氣不會(huì)侵入,也是保證減少非馬氏體組織的有效措施。
214 　淬火冷卻介質(zhì)的影響
        滲碳后施行劇烈的淬火冷卻可有效減少非馬氏體組織,在不導(dǎo)致開裂和產(chǎn)生嚴(yán)重畸變前提下盡量采取冷卻快的淬冷介質(zhì)對(duì)減少非馬氏體組織有利。用PAG水溶液淬冷比用淬火油有利,用快速淬火油比用普通淬火油有利。
3 　結(jié)論
減少滲碳淬火件非馬氏體組織的措施有:
(1) 盡可能用低碳烴和高純度氣體做制備滲碳?xì)怏w的原料氣;
(2) 盡可能選用含Cr 、Ti 、V、Mo 的高淬透性合金滲碳鋼;
(3) 從工藝和設(shè)備上采取措施,保證爐氣不受空氣污染;
(4) 盡可能采用激烈的淬火冷卻介質(zhì)和冷卻方式。