滲碳缺陷及質(zhì)量控制課件

1、6.2.8 滲碳質(zhì)量控制6.2.8 滲碳質(zhì)量控制一、滲碳工件的檢驗(yàn)1 檢驗(yàn)項(xiàng)目 1）滲碳層深度的檢驗(yàn)，一般在滲碳后進(jìn)行。 2）滲碳層和心部硬度的檢驗(yàn)，一般在熱處理后進(jìn)行。 3）滲碳層含碳量及濃度梯度的檢驗(yàn)。 4）滲碳層和心部組織的檢驗(yàn)。 5）滲碳件力學(xué)性能的檢驗(yàn)。此種檢驗(yàn)的目的是為了尋求合理的滲碳工藝參數(shù)，主要是測(cè)量滲碳試樣的硬度、耐磨性、抗拉強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等。一、滲碳工件的檢驗(yàn)1 檢驗(yàn)項(xiàng)目2檢驗(yàn)方法 1） 滲碳層深度的檢驗(yàn) 方法 宏觀斷口法；金相顯微組織法； 等溫淬火法； 化學(xué)分析法；顯微硬度法 宏觀斷口分析 此法是將隨爐滲碳的試樣直接淬火，然后打斷，觀察其斷口。在斷口上滲碳層

2、呈白色瓷狀斷口，未滲碳部分為灰色纖維狀斷口，根據(jù)兩種斷口交界至表面的距離就可以量出滲碳層深度，從而可以確定出爐時(shí)間。滲碳層呈銀白色瓷狀未滲碳部分呈灰色纖維狀2檢驗(yàn)方法 1） 滲碳層深度的檢驗(yàn) 方法 顯微分析 此法是用金相顯微鏡對(duì)滲碳試樣橫截面進(jìn)行顯微測(cè)量。試樣須先退火，經(jīng)滲碳后表層為高碳鋼，心部為低碳鋼，因此，從表至里組織也是從過(guò)共析到亞共析逐慚變化。 一般應(yīng)用較廣而且比較容易測(cè)量的是以組織中有50珠光體處為標(biāo)準(zhǔn)分界，即滲碳層深度等于過(guò)共析層十共析層+1/2亞共析層的總和。有時(shí)對(duì)于某些合金鋼的滲碳層是測(cè)量到出現(xiàn)原始組織為止。 顯微分析 金相顯微組織法測(cè)量滲層深度方法 顯微鏡放大倍數(shù)為100倍（

3、用帶刻度10倍的目鏡與10倍的物鏡），每小格的尺度為0.013mm。1. 低碳鋼淬火試樣要進(jìn)行正火，磨拋后用 4%硝酸酒精浸蝕。 滲層總層深=過(guò)共析+共析+亞共析的1/2處。2. 低碳合金鋼淬火試樣要進(jìn)行等溫退火（或滲碳后緩冷試 樣），磨拋后用4%硝酸酒精浸蝕。滲層總層深=過(guò)共析+共析+亞共析（即測(cè)至心部組織不變處）金相顯微組織法測(cè)量滲層深度方法硬度檢查方法H23H檢查齒輪表面 硬度的部位檢查齒輪心部 硬度的部位齒頂角距表面距離HV有效滲層深度550硬度檢查方法H23H檢查齒輪表面 檢查齒輪心部齒頂角距表面距距表面距離HV有效滲層深度550距表面距離HV有效滲層深度5502）滲碳層金相組織檢驗(yàn)

4、 金相組織檢驗(yàn)主要是指檢驗(yàn)滲碳層碳化物級(jí)別、馬氏體級(jí)別、殘留奧氏體的數(shù)量和組織缺陷。 2）滲碳層金相組織檢驗(yàn) 金相組織檢驗(yàn)主要是指檢驗(yàn)滲碳滲碳后的金相組織評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（以拖拉機(jī)滲碳齒輪為例） 在淬火回火狀態(tài)下評(píng)定。試樣應(yīng)在橫斷面切取，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，在400倍下觀察，根據(jù)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。殘余奧氏體和馬氏體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)殘余奧氏體量的多少和馬氏體針的大小，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)。 1-6級(jí)合格，7-8級(jí)返修。（評(píng)級(jí)部位見(jiàn)圖所示）心部鐵素體評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鐵素體的形態(tài)、數(shù)量及其大小，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)共分6級(jí)，1-3級(jí)合格，4-6級(jí)返修。（評(píng)級(jí)部位見(jiàn)圖所示）滲碳層碳化物評(píng)

5、級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)共分8級(jí)。常嚙合齒輪1-6級(jí)合格，7級(jí)返修，8級(jí)廢品；非常嚙合齒輪1-5級(jí)合格，6-7級(jí)返修，8級(jí)廢品。（評(píng)級(jí)部位見(jiàn)圖所示）13HH檢查AM部位 （節(jié)園）檢查K部位 （齒頂）檢查心部F 部位檢查心部硬度部位齒根滲碳后的金相組織評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（以拖拉機(jī)滲碳齒輪為例）殘余奧氏體和3） 滲碳層濃度梯度的檢驗(yàn) 雖然金相分析可以大致的了解滲碳層的濃度分布情況，但并不精確。為此，常用剝層分析方法進(jìn)行濃度梯度的檢驗(yàn)。 該方法是將204080mm的隨滲試樣，進(jìn)行0.050.1毫米的分層別離，然后進(jìn)行定碳分析。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)作出含碳最與離表面距離的分布曲線，該曲線反映出滲層濃度分布情況。3） 滲碳層濃度

6、梯度的檢驗(yàn) 雖然金相分析可以大致的了解滲1 滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物2 滲層中有大量的殘余奧氏體3 黑色組織4 過(guò)熱5 表面脫碳6表面含碳量過(guò)低滲層深度不足7 滲碳層過(guò)深8 滲碳層不均勻9 表面腐蝕及氧化10 心部硬度不足11心部出現(xiàn)過(guò)多的鐵素體12反常組織二、滲碳件常見(jiàn)缺陷1 滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物2 滲層中有大量的殘余奧氏1 滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物 原因： 滲碳劑活性太高，使表面含碳量過(guò)高。滲碳后冷速太慢，預(yù)冷溫度過(guò)低。 危害：增加了表面脆性，滲層易剝落，降低使用壽命。零件在淬火或磨削中易產(chǎn)生裂紋。 防止及消除辦法：嚴(yán)格控制滲碳時(shí)爐氣的碳勢(shì)和工藝參數(shù)，使?jié)B層濃度不致于過(guò)高；

7、進(jìn)行ACm以上的高溫淬火或正火 1 滲碳層中有網(wǎng)狀或大塊狀碳化物2 滲層中有大量的殘余奧氏體： 原因： 滲碳劑濃度太高，使表面含碳量過(guò)高。淬火溫度過(guò)高。 危害：降低表面硬度和接觸疲勞、彎曲疲勞性能，淬火易變形。 消除辦法：進(jìn)行高溫回火后，重新加熱淬火或冷處理。2 滲層中有大量的殘余奧氏體：3 黑色組織 所謂黑色組織是指在滲層內(nèi)的組織中沿晶界出現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀滲碳體及鐵素體和黑色的非馬氏體組織，其特征頗似過(guò)燒組織。深度約為0.030.05毫米左右。 產(chǎn)生原因：出現(xiàn)黑色組織的原因，目前還沒(méi)有取得一致的看 法。一般認(rèn)為，可能是由氧化和深層淬透性不足引起的。危害：降低表面硬度和耐磨性，縮短零件使用壽命。消除

8、辦法：減少氧化性氣氛，增加爐子的密封性，排氣充分；同時(shí)應(yīng)加快冷卻速度以減少非馬氏體體組織的出現(xiàn)。 。3 黑色組織 晶間內(nèi)氧化，1Nital 輕浸蝕。非常常見(jiàn)，圖中很嚴(yán)重。 晶間內(nèi)氧化， 內(nèi)氧化造成表面層淬透性降低，產(chǎn)生的淬火非馬氏體組織（淬火托氏體為主）。圖示的2 張照片都嚴(yán)重不合格。 內(nèi)氧化造成表面層淬透性降低，產(chǎn)生的淬火非馬氏 滲碳層淬火后在表面層和次表面層形成的高溫轉(zhuǎn)變組織（貝氏體為主），如果0.30mm 內(nèi)超過(guò)5就屬于不合格。圖示照片上面一張接近合格，下面嚴(yán)重不合格。 滲碳層淬火后在表面層和次表面層形成的高溫轉(zhuǎn)4 過(guò)熱 滲碳時(shí)或滲碳后加熱時(shí)過(guò)熱，表現(xiàn)為鋼的晶粒過(guò)大。危害：增加脆性，增加

9、表面碳化物的數(shù)量，并形成粗大碳化物，甚至形成萊氏體，使零件報(bào)廢。消除辦法：進(jìn)行正火后再淬回火。4 過(guò)熱5 表面氧化和脫碳 原因： 滲碳后期滲碳?xì)夥諠舛冗^(guò)低，或滲碳后冷卻及淬火加熱時(shí)保護(hù)不良。危害：降低了表面硬度和耐磨性，也降低了接觸疲勞強(qiáng)度，淬火時(shí)易開(kāi)裂。防止及消除辦法：控制擴(kuò)散期的碳勢(shì)，出爐后在保溫坑內(nèi)滴入甲醇或煤油進(jìn)行保護(hù)；補(bǔ)滲或磨掉脫碳層，噴丸。5 表面氧化和脫碳6表面含碳量過(guò)低，滲層深度不足。 產(chǎn)生原因：滲碳?xì)夥諠舛冗^(guò)低，滲碳溫度低，時(shí)間 短，爐子漏氣，零件表面沉積碳黑， 裝爐量太多，排氣不充分。危害：降低表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。消除辦法：補(bǔ)滲6表面含碳量過(guò)低，滲層深度不足。7 滲

10、碳層過(guò)深：產(chǎn)生原因：滲碳溫度偏高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。危害：淬火應(yīng)力及脆性增加，韌性降低。 對(duì)嚴(yán)格要求滲層的產(chǎn)品只能報(bào)廢。7 滲碳層過(guò)深：8 滲碳層不均勻產(chǎn)生原因：零件表面不清潔或積碳，爐溫不均，氣 氛循環(huán)不良或漏氣，原材料帶狀偏析嚴(yán)重。危害：性能不均，降低使用壽命。消除辦法：補(bǔ)滲 為避免層深增加太多，可適當(dāng)取低 點(diǎn)的滲碳溫度8 滲碳層不均勻產(chǎn)生原因：零件表面不清潔或積碳，爐溫不均，9 表面腐蝕及氧化產(chǎn)生原因：滲碳劑中含有硫及硫酸鹽，零件表面不清潔， 爐子漏氣，零件高溫出爐，淬火鹽浴脫氧不良。危害：表面硬度不均，耐磨性差。9 表面腐蝕及氧化產(chǎn)生原因：滲碳劑中含有硫及硫酸鹽，零件表10 心部硬度不足原因：加熱與冷卻不足。危害：心部韌性有余，強(qiáng)度不夠。降低工件的疲 勞壽命。消除辦法：重新加熱淬火提高預(yù)冷溫度。10 心部硬度不足原因：加熱與冷卻不足。危害：心部韌性有11心部出現(xiàn)過(guò)多的鐵素體 過(guò)多的鐵素體會(huì)破壞心部組織的均勻性，使心部強(qiáng)度