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高溫低碳勢擴(kuò)散對消除碳化物的影響

在齒輪滲碳過程中,由于設(shè)備出現(xiàn)故障無法淬火,在860℃碳勢Cp=0.8%時保溫10h,設(shè)備修復(fù)結(jié)束。將工件降溫、淬火、回火后,檢驗試樣發(fā)現(xiàn),試樣有效硬化層深度3.192mm,合格(見表1),但滲層中出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物,超出標(biāo)準(zhǔn)要求,不合格。如圖1所示。

(a)滲層中出現(xiàn)的網(wǎng)狀碳化物

(b)滲層中出現(xiàn)的碳化物

圖  1

1.網(wǎng)狀碳化物形成的原因

由于860℃碳勢Cp=0.8%保溫時,碳勢比較高,碳的溶解度比滲碳時925℃低很多,所以多余的碳形成碳化物在晶界上析出。如圖1所示 。

2.網(wǎng)狀碳化物的消除方法

將有碳化物的試樣從試樣孔放入爐內(nèi),在氮氣保護(hù)下,在925℃碳勢Cp=0.7%的氣氛中擴(kuò)散3h后從試樣孔取出,空冷。發(fā)現(xiàn)原先的碳化物明顯減少。如圖2所示,證明高溫低碳勢擴(kuò)散對碳化物的消除作用比較大。

(a)在925℃碳勢Cp=0.7%擴(kuò)散后的碳化物

(b)在925℃碳勢Cp=0.7%擴(kuò)散后的碳化物

圖  2

根據(jù)試樣試驗的效果,我們將工件在925℃碳勢Cp=0.65%氣氛中,在氮氣保護(hù)下擴(kuò)散,中間每隔一段時間從試樣孔取樣檢查,跟蹤碳化物變化情況,直到20h時,檢驗試樣發(fā)現(xiàn)碳化物完全消除。將工件降溫、淬火、回火,檢驗發(fā)現(xiàn)碳化物完全消除,合格。如圖3a所示。有效硬化層深度3.219mm,合格,如表2所示。表面氧化層深度22.05um,合格,如圖3b所示。

(a)925℃碳勢Cp=0.65%擴(kuò)散20h后滲層組織

b)氮氣保護(hù)下,擴(kuò)散后氧化層深度

圖  3

3.結(jié)語

(1)通過試驗我們發(fā)現(xiàn),高溫低碳勢擴(kuò)散能消除網(wǎng)狀碳化物。

(2)高溫擴(kuò)散時必須有氮氣保護(hù),這樣在高溫下才能確保工件氧化最小化。

(3)制定合理工藝,確保高溫低碳勢擴(kuò)散時滲層的增加能盡可能的小,避免滲層超標(biāo)。

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