滲碳鋼
| 鋼、鐵、以及其他鐵合金 |
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| 鐵碳合金中的相與顯微組織 |
| 鋼（按成分分類） |
| 鋼（按應用分類） |
| 其他含鐵材料 |
| 鍛鐵（熟鐵、工業純鐵，含碳量≤0.04%） |
滲碳鋼，或稱「表面硬化鋼」（英語：Case hardening steels），為低碳鋼，含碳量約0.1~0.25%，為了使用過程的安全性，滲碳鋼多數經過適當的合金化，主要合金元素有鉻、錳、鈦、釩等，其主要作用是提高淬透性和防止過熱。由於滲碳鋼表面堅硬耐磨、心部韌性好而耐衝擊，可用於製造齒輪、凸輪、活塞銷等機器零件。[1]
工藝
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滲碳零件的加工工藝路線是毛坯鍛造 → 預先熱處理（正火） → 粗機械加工 → 中間退火（500℃～600℃） → 精加工 → 鍍銅（不需要滲碳部分）→ 最終熱處理→ 退銅 → 精磨 → 成品檢驗。[2]
熱處理特點預先熱處理為正火、滲碳後為淬火加低溫回火（180℃～200℃）。滲碳前，組織為鐵素體+珠光體。熱處理後，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘餘奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。淬火、低溫回火後：心部為回火馬氏體（若未淬透可能為鐵素體+珠光體+回火馬氏體）；表面為碳化物+回火馬氏體。[3]
鉻能顯著提高滲碳層的含碳量，鎳可有效地抑制晶粒長大，細化晶粒，提高強韌性。鎢、鉬、鈦、釩合金元素主要作用是形成固溶體或碳化物，可提高鋼的強度和硬度，同時還能細化組織和晶粒。[4]
種類
[編輯]根據淬透性不同，可將滲碳鋼分為低、中、高三類。[1]
低淬透性
[編輯]低淬透性滲碳鋼在水中淬透直徑小於35mm，滲碳後可直接淬火，其淬透性和心部強度均較低。主要有20Cr、20CrV、20Mn2和20MnV等，只適用於製造受尺寸較小、衝擊載荷較小的耐磨件，如小軸、小齒輪、活塞銷等。[5]
中淬透性
[編輯]中淬透性滲碳鋼在油中淬透直徑約為25~60mm，淬透性較高，過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，力學性能和工藝性能良好，主要有20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB、20SiMnVB等，大量用於製造承受高速中載、抗衝擊和耐磨損的零件，如汽車、拖拉機的變速齒輪、離合器軸等。[6]
高淬透性
[編輯]高淬透性滲碳鋼如18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A等，含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，油中臨界直徑大於100mm，且具有良好的韌性和低溫衝擊韌性，主要用於製造大截面、高載荷的重要耐磨件，如飛機、坦克的曲軸和齒輪等。[5]
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 殷鵬飛. 什么是渗碳钢. 中國腐蝕與防護網. 國家材料環境腐蝕平台. [2021-01-29]. （原始內容存檔於2021-02-03）.
- ^ Oberg, E., Jones, F., and Ryffel, H. (1989) Machinery's Handbook 23rd Edition. New York: Industrial Press Inc.
- ^ Robert H. Todd, Dell K. Allen and Leo Alting Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994. pp. 421–426
- ^ Geoffrey Parrish, Carburizing: Microstructures and Properties. ASM International. 1999. pg 11
- ^ 5.0 5.1 王忠. 机械工程材料. 清華大學出版社. 2005: 148. ISBN 9787302116974.
- ^ 楊明軒. 汽车机械基础. 2016-03. ISBN 9787564344559.