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滲碳高強機械結構件的熱處理最新進展

發布時間:2019-05-07 14:09 瀏覽量: 分享到:

像齒輪這一類需要滲碳的結構件,它的高強度化對策是不同的,一般是將提高齒根強度的方法和提高齒面強度的方法的任何一方置于重要位置而進行開發。其原因之一是在氣體滲碳時有晶界氧化,從與氧的親和性的觀點出發,在選擇加入鋼材中的合金成分方面受到了限制。滲碳齒輪,因齒輪形狀和使用環境的不同,其損壞形態有較大差異,具體可將之分為齒根斷裂和齒面斷裂損壞。齒根部的斷裂可分為由沖擊載荷造成的沖擊(脆性)斷裂和由交變應力造成的疲勞斷裂。與此相對的齒面損壞是因齒面間的接觸而產生的現象,可細分為凹坑、劃傷、燒結、磨損等。這些損壞形態隨齒輪間的相對滑動速度和載荷面壓的不同而變化。要求齒輪具有高的耐久性,而且持續追求所用鋼材的極限性能。由于齒輪大半實施滲碳淬火,故滲碳鋼的開發對齒輪的高強度化和輕量化有極大的促進作用。
  近年來由于真空滲碳技術的普及提高了鋼材合金設計的自由度,從而有可能既節省合金,又能提高齒輪的齒根強度和齒面強度。
  近年開發了可以與連續爐相匹配的高效率批量生產型真空滲碳爐,推進了滲碳氣體選擇和滲碳控制技術的進步。在歐洲已進行了以汽車部件為中心的從氣體滲碳向真空滲碳的轉變。即使在國外,也正向低CO2 排放化、縮短交付時間,改善在線作業環境以及提高生產靈活性的方向發展。
  真空滲碳的原理:氣體滲碳是利用滲碳性氣體的布德奧德反應(C+CO2=2CO)而進行的供給碳元素的處理。由于在氣氛氣體和鋼材表面的平衡成立,故可控制氣氛氣體分壓而調整鋼材表面均碳元素濃度。另一方面,在真空滲碳處理中,是將密閉爐內調整到真空(減壓)狀態后,導入碳化氫(C2H2等)氣體供應碳元素。滲碳期是在鋼材表面生成極薄的石墨膜,以石墨-滲碳體-奧氏體的3相平衡反應到高表面碳濃度進行滲碳,而擴散期是碳僅向內部擴散。總之,可以導入表面的最高碳濃度就是與石墨平衡的碳濃度。以此方法為基礎,若增大碳化物形成元素的Cr、Mo 含量,就可提高表面碳的濃度。反之,若增加助長石墨生成的Si、Ni 含量,表面碳濃度就降低,也不會生成碳化物。這就是說由于鋼材成分的影響,有時是完全沒有生成碳化物,有時卻完全覆蓋了碳化物,實用鋼多處于上述兩者的中間狀態,在滲碳期部分生成了碳化物。
  真空滲碳用鋼:解決真空滲碳課題的鋼以真空滲碳代替批量生產型連續滲碳爐時,至今為止產生了不同的研究課題,如過滲碳,在處理品邊緣部生成了晶界碳化物和殘余奧氏體(A),有時會造成處理品的強度下降。由于脈沖滲碳等滲碳控制技術的提高,有時雖然可以減輕過滲碳,但將其作為對策尚不充分。因此,現在有必要利用滲碳以后的熱履歷和處理品形狀的最佳化,以謀求對過滲碳的改善。
AG8平台   真空滲碳具有氣體滲碳所沒有的長處和可能性,可以期待其有高性能化、降低成本、提高勞動生產率和保護環境等效果。具體而言,真空滲碳的特點是不發生晶界氧化和滲碳阻礙、可供給高濃度碳、易進行高溫滲碳處理、易使用中間冷卻、可減少氣體使用量和排出廢氣量。與上述特點相對應的長處和可能性是高性能化、縮短處理時間、擴大適用部件、省略工序以及保護環境。例如,使用了碳化氫氣體的真空滲碳(或減壓滲碳)已查明具有表面無氧化、用高溫滲碳可縮短滲碳時間、火焰和廢氣少可保護環境等優點。然而另一方面,采用真空滲碳時出現的問題也有一些,原來真空滲碳效果不明顯的原因有:①滲碳的濃度和深度與氣體滲碳不同;②有必要按處理品及其裝入狀態變更滲碳控制;③處理品形狀不同給滲碳控制造成了困難。④沒有與連續爐相匹配的高生產率熱處理爐。這些需要今后的生產實踐中得到逐步解決。

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