齿轮加工工艺模板.doc

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1、三种渗碳工艺! -想玩渗碳值得一看!渗碳表面硬化处理法(1) 表面工程技术渗碳表面硬化处理法(1) 渗碳硬化乃表面硬化法之一个，属于化学表面硬化法。渗碳者先于钢之表面产生初生态之碳，以后使之渗透钢之表面层，逐步扩散入内部。初生态之碳乃由CO或CH4等气体分解而得。CO之起源或由含有CO之气体得之，或由固体渗碳剂之反应而产生于渗碳容器内，或由含有氰化物之盐浴得之。初生态之碳由钢之表面扩散入内部时，钢之温度须增高至沃斯田铁化温层范围内，使初生态之碳埂于扩散，盖沃斯田铁可溶解较多之C而肥粒铁则溶解力极小，故渗碳温度必需在Ac3要以上之温度。方便渗碳作用得以进行。再配合多种热处理法，使得钢之去面生成高

2、碳硬化心部低碳之低硬度层。使处理供含有表面硬而耐磨，心部韧而耐冲击之性质。 一、渗碳处理之种类和特点： （一）渗碳法之种类渗碳法按使用之渗碳剂而可分为以下三大类： （1）固体渗碳法：以木炭为主剂渗碳法。 （2）液体渗碳法：以氰化钠（NaCN）为主剂之渗碳法。 （3）气体渗碳法：以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂渗碳法。 （二）渗碳法之比较 （1）固体渗碳法 优点： （a）设备费廉价，操作简单，不需高度技术。 （b）加热用热源，可用电气、瓦斯、燃料油。 （c）大小工件均适，尤其对大形或需原渗碳层者有利。 （d）适合多个少许生产。 短处： （a）渗碳深度及表面碳浓度不易正确调整，有过剩渗碳倾向。处理

3、件变形大。 （b）渗碳终了时，不易直接淬火，需再加热。（c）作业环境不良，作业人员多。 （2）液体渗碳法 优点：（a）适中小量生产。设备费廉价。不需高度技术。 （b）轻易均热、急速加热，可直接淬火。（c）适小件、薄渗碳层处理件。 （d）渗碳均匀，表面光辉状态。 短处：（a）不适于大形处理件深渗碳。 （b）盐浴组成易变动，管理上麻烦。 （c）有毒、排气或公害问题应有对策。 （d）处理后，表面附着盐类不易洗净，易生锈。 （e）难以预防渗碳。有喷溅危险。 （3）气体渗碳法 优点：（a）适于大量生产。 （b）表面碳浓度能够调整。 （c）瓦斯流量、温度、时间轻易自动化，轻易管理。 短处： （a）设备费昂

4、贵。 （b）处理量少时成本高。 （c）需要专门作业知识。 二、固体渗碳法： 将表面渗碳钢作成工件，连同渗碳剂装入渗碳箱而密闭，装入加热炉，加热成沃斯田铁状态，使碳从钢表面侵入而扩散，处理一定时间后，连同渗碳箱冷却，只取出渗碳处理工件，进行一次淬火、二次淬火、施行回火。 此固体渗碳在渗碳法中历史最老，不适于连续处理大量工件，作业环境不良，已经有衰退倾向，不过炉及其它设备也较简单，多个少许处理也较方便，不至于完全绝迹。固体渗碳渗碳机构以气体渗碳为基础，亦即箱内固体渗碳剂和箱内空气中氧反应，成为二氧化碳（CO2），CO2再和碳反应，生成一氧化碳（CO）。 C + O2 = CO2 C + CO2 =

5、 2 CO CO在钢表面分解，析出碳C。 2 CO =C+ CO2 C异于一般碳，此种在钢表面分解原子状碳（atomic Carbon）即称为活性碳或初生态碳（nascent Carbon）活性强碳，本讲义表成C；其次，钢材表面副生CO2再在固体渗碳剂表面依（2）式生成CO，依（3）式分解而析出C，此反应连续反复进行，碳从钢材表面侵入扩散，而渗碳。 前述反应和铁（Fe）组合成渗碳反应。 Fe + 2 CO = Fe - C + CO2 渗碳用之碳素，如以渗碳性之强度次序列之，可排如木炭、焦炭、石墨、骨炭。通常使用木炭为主剂，再添加若干渗碳促进剂。通常以碱金属碳酸盐为促进剂，碳酸盐中碳酸锂（Li

6、CO3）、碳酸锶 （Sr CO3）、碳酸钾（K CO3）、促进能大，但昂贵，工业上采取碳酸钡（Ba CO3）、碳酸钠（Na2 CO3）为多。虽促进能不如，但有耐久性，Na2 CO3快劣化，所以通常木炭加Ba CO32030，或再加10以下Na2 CO3为渗碳剂。 固体渗碳处理程序下： 先将处理工件去锈，脱脂以合适间隔（2025以上）排列于渗碳箱中，周围填围渗碳剂，加盖以粘土封密装入图五之电气炉，坑式炉也可用。加热保持一定时间。 在炉中经过所定后，在炉内徐冷或由炉中拖出空冷，后进行热处理。渗碳钢表面为高碳钢，心部为低碳钢，有必需施行适用各部份硬化处理，通常籍一次淬火将心部组织微细化，其次藉二次淬

7、火将渗碳层硬化，最终藉回火使硬化层组织安定化。 但依钢材种类及使用目标而有合适热处理，镍铬钢、镍铬钼钢等结晶粒粗大化少，未必需一次淬火，渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火目标，亦无此必需；一次淬火淬火温度高，变形大，轻易脆裂，要尽可能避免；渗碳层浅小工件通常省略一次淬火。二次淬火后，施行回火，消除应力，给予韧性、分解残留沃斯田铁，预防时效变形，要求高硬度者在150以下长时回火，忌讳时效变形者，可在稍高180200回火。 三、液体渗碳法：液体渗碳法为将工作件浸渍于盐浴中行渗碳之方法。因盐浴之淬火性良好，所以可降低工作件之变形，并可使处理件加热均匀。升温快速，操作简便，便于多个少许生产。尤其在同一

8、炉，可同时处理不一样渗碳深度处理件。 液体渗碳是以氰化钠（NaCN）为主成份，所以同时能渗碳亦能氰化，所以亦称为渗碳氮化（Carbonitriding），有时亦称为氰化法（Cyaniding）。处理温度约以700界，此温度以下以氮化为主，渗碳为辅，700以上则渗碳为主，氮化为辅，氮化之影响极低。通常工业上使用时，系以渗碳作用为主。 液体渗碳法虽硬化层薄，但渗碳时间短，故内部应力较少，同时因C、N同时惨入，所以耐磨性佳。 液体渗碳反应是利用氰化物（NaCN）分解，先在浴面和空气中氧、水分、二氧化碳反应变成氰酸盐。 2 NaCN + O2 = 2 NaCNO NaCN + CO2 = NaCNO

9、+ CO 氰酸盐在高温分解生成CO或N。 4 NaCNO = 2 NaCNO + Na2 CO3 + CO +2 N 在较低温时反应以下： 5 NaCNO = 3 NaCNO + Na2 CO3 + CO2 + 2N 生成CO及N和Fe反应而进行渗碳及氮化。 Fe + 2 CO = Fe - C + CO2 Fe + N = Fe - C 通常见渗碳剂是在中添加碳酸钠（Na2 CO3）、氯化钡（Ba Cl2）、氯化钠（Na Cl2）等，比起NaCN单盐，表面碳浓度低，扩散层增加，900时碳浓度最高，这是因为钡盐促进作用大，而且熔点变高，浴粘性也增加，影响渗碳作用。 渗碳盐浴容器通常使用软铁、镍

10、铬钢、耐热钢，不过，氧化侵蚀很猛烈，施行渗铝防锈法可延长寿命；容器形状宜是内容积大、表面积小、接触空气面少，蒸发挥散量也少，不过容器上部和下部渗碳力不一样，所以要注意盐浴搅拌。 和渗碳处理零件安装于合适夹具，预热到200500后浸入盐中，尽可能预防盐浴温度降低及热变形。浴底堆积很多氧化物，处理品接触它时会变形，所以须预先调整夹具，使处理品和浴底之间有充足余裕。20CrMnTi为优质低碳合金结构钢，因为常常见于制造渗碳淬火齿轮，也叫硬面齿轮用钢。热处理温度通常为880o900oC，油冷，200oC回火。: h/ u/ n5 L, i F! C我爱模型 玩家论坛也有在研究低真空变压热处理技术发展中

11、探索缩短渗碳时间，将渗碳温度提升到1050，只需45min，20CrMnTi钢后桥齿轮渗碳层深度可达0.81.2mm，而当加热温度1050时20CrMnTi钢晶粒不会长大。! X0 J e9 , u6 i & A% W3 $ R* B20CrmnTi钢采取渗碳淬火热处理后表面硬度可达成60HRC左右。比如一个齿轮技术条件：, _( X. T$ u o$ 1 材料：20CrMnTi0 h; V8 q0 l6 W中国最具人气和影响力综合模型论坛2.1 锻后正火硬度156207HBS, q% / D/ U, 9 d& a) d/ u2.2 热处理:- Z# X Z/ m. j我爱模型 玩家论坛渗碳淬

12、火:表面硬度5863HRC/ U& L* p5 l- 我爱模型 玩家论坛心部硬度3045HRC4 U% G* e v! A l有效硬化层深0.81.2 a. G, & a0 r4 m6 h b g- F& d1 n( W中国最具人气和影响力综合模型论坛* y* s, 7 % W1 u# n中国最具人气和影响力综合模型论坛20CrMnTi渗碳温度900920(渗碳后不再淬火),硬度不低于HRC535 v8 d9 0 L9 x V中国最具人气和影响力综合模型论坛8 a% X7 R5 X - K参考文件：# ?4 4 J% U+ J1 V x% s0 j* W y1 z+ B J% + m2 m4 q$ t中国最具人气和影响力综合模型论坛20CrMnTi是一个常见优质钢材,对它进行渗碳淬火加热温度要达成900920,保温一段时间(依据工艺要求渗碳层厚度而定保温时间)后降温到840出炉用100左右油冷却,冷透后用200250回火& k G8 L: C3 C) g这么处理后硬度通常在HRC5864.多用于耐磨齿轮等零件.