低碳鋼及低碳合金鋼表面熱處理

機械產品中80%以上零件的報廢是由于表面失效造成的，而真正因材料整體強度不足產生斷裂或變形的零件失效所占的比例很小（事實上，許多零件發生破裂，其裂紋也首先是從表面產生的）。因此，提高材料表面耐磨性、耐蝕性、抗疲勞性能及強度，是延長 零部件使用壽命、合理配置性能、保證系統穩定性的關鍵。因此，表面熱處理技術，得到了人們的極大關注，發展很快，對各類構件的性能的提高發揮著越來越重要的作用。 

滲層深度一般為0.1~1.5mm，屬中等深度，主要用于表面硬化。表層組織為（馬氏體+碳化物+殘留奧氏體），表層應力狀態為高殘余壓應力。經淬火后，表面硬度可達58~65HRC，心部硬度一般為30HRC左右，具有良好的耐磨性，有好的接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度、抗 粘著咬合能力及較高沖擊韌性。熱處理變形傾向較大，但不易開裂。本工藝適用鋼材為低碳鋼和低碳合金鋼，如15、20、12CeNi3、20Cr2Ni4、20Cr、15CrMo、20CrMo、20CrMnTi等及鐵基粉末冶金材料，主要用于表面要求耐磨、耐疲勞，而心部韌性好的重載荷零件。本工藝所用鋼材成本較低或中等，設備投資較高。本工藝滲層較淺，一般為0.1~1.0mm，大多用于表面硬化。表層組織為（碳氮化合物+含氮馬氏體+殘留奧氏體），表層為高殘余壓應力狀態。淬火后，表面硬度達60~65HRC，耐磨性較高，有良好的接觸疲勞強度和良好的彎曲疲勞強度及好的抗咬合能力和好的沖擊韌性。

熱處理變形傾向及開裂傾向同滲碳淬火工藝。本工藝適用鋼材為低碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料，如中碳合金鋼40Cr、35CrMo、42CrMo等，低碳鋼、低碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料同滲碳淬火。主要用于表面要求耐磨、耐疲勞，而心部韌性好的 中載荷零件。本工藝滲層較薄，一般為0.1~0.4mm，主要用于表面硬化。表層組織為（氮碳化合物+含氮固溶體），表層為高殘余壓應力狀態。滲氮后，表面硬度一般為800~1200HV（63~71HRC），耐磨性很高，同時具有良好的接觸疲勞強度、良好的彎曲疲勞強度、良好的抗咬合能力及較好的沖擊韌性。氮化處理變形傾向及開裂傾向很小。滲氮后的零件，一般不再進行加工。特殊情況下，只能進行加工量很小的精磨。本工藝適用材料為中碳合金滲氮鋼及球墨鑄鐵，如38CrMoAl、3Cr13、35CrMo、42CrMo、20CrMnTiT、QT600-3等。主要用于表面耐磨性要求很高的重要零件。  

滲層的化合物層一般為0.005~0.020mm，主要用于表面硬化。表面硬化層組織為（表面碳氮化合物層+內部氮擴散層），表面為高殘余壓應力狀態。氮碳共滲后，表面硬度一般為500~800HV（50~63HRC），耐磨性較高，接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度較好，抗咬合能力最好。氮碳共滲處理變形傾向及開裂傾向很小。氮碳共滲處理，一般都是最后工序，不允許再經加工。根據選用頻率不同，硬化層范圍為0.8~50mm，主要用于表面硬化。表面組織為馬氏體，表層為高的殘余壓應力狀態。表面硬度可達55~65HRC，具有高的耐磨性，好的接觸疲勞強度，好的彎曲疲勞強度和較好的抗咬合能力。變形及開裂傾向較小。感應淬火后，一般都要經過磨削加工。火焰淬火的表面硬化層一般在1~12mm，主要用于表面硬化。表層組織為淬火馬氏體，表層為高的壓應力狀態。表面硬度可達55~63HRC，表面耐磨性高，具有好的接觸疲勞強度，好的彎曲疲勞強度和較好的抗咬合能力。淬火變形及開裂傾向較小。火焰淬火后，一般都要經過磨削加工。本工藝適用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。主要用于表面要求耐磨的零件。