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    skd11钢材的渗碳处理

      skd11钢材,为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度,将工件在渗碳介质中加热、保温,使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。

      渗碳所用钢种一般是碳的质量分数为0.10%~0. 25%的低碳钢和低合金钢,如15钢、20钢、20Cr钢、20CrMnTi钢等。钢件经渗碳后,都要进行淬火和低温回火,使工件表面获得高硬度(56~64 HRC)、高耐磨性和高疲劳强度,而心部仍保持一定的强度和良好的韧性。渗碳工艺广泛用于要求表面硬而心部韧的工件上,如齿轮、凸轮轴、活塞销等。

      根据渗碳介质的物理状态不同,渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳,其中气体渗碳应用最广泛。气体渗碳是工件在气体渗碳介质中进行的渗碳工艺。它是将工件放入密封的加热炉中(如井式气体渗碳炉),通入气体渗碳剂进行渗碳的。

      一般渗碳零件的加工工艺路线是:毛坯锻造(或轧材下料)→正火→粗加工、半精加工→渗碳→淬火→低温回火→精加工(磨削加工)。

      防止钢件淬裂中从淬透性上考虑选择钢材

      一般来说,淬透性好的钢淬裂倾向大。但是,具有同样淬透性的钢,含碳量低的钢淬火裂纹发生较少。钢的淬透性一般用理想临界直径DI来表示,DI愈大表示淬透性愈好。DI随C%、合金元素种类及含量,以及晶粒度不同而变化。根据图6-1和图6-2,DI当然与淬裂具有一定关系,图6-3表示了各种钢均在900℃油淬(油温27℃)后,淬裂与DI、C%的关系。例如,0.4% C,0.25% Si,0.70% Mn,1.0% Cr,0.3% Ni钢在油中淬火时是否发生淬裂(晶粒度8级)?计算DI值得DI=68.58mm,按图中0.4% C考虑,不用担心淬裂。

      当必须选用淬透性好的钢材时,为了避免淬火裂纹,可以采用较缓和的淬火介质,以达到淬火硬化和强化的目的。例如,Cr12MoV、W18Cr4V等钢采用油淬、硝盐浴淬火及空冷淬火等都可以达到硬化。因此为了避免淬火开裂,选择淬透性较好的钢材并采用缓和的淬火介质是零件设计的方案之一。如某零件用20号钢制造,渗碳处理后只有在水中淬火才能得到大于HRC58的硬度,该零件多孔、壁薄,在水中淬火时极易开裂报废。现改用淬透性较好的20CrMnTi钢制造,渗碳后用油淬火,则既可达到所需硬度,又可减少裂纹。

      在选用skd11钢材时,还应注意马氏体点(Ms)的高低。上已叙及,一般来说,Ms点愈低的钢,淬裂倾向愈大。当Ms点高时,相变生成的马氏体可能立刻被自回火,从而消解一部分相变应力,可以避免发生淬裂。根据实验结果,Ms点降低8℃,淬裂几率可增加6倍。因此应选择Ms点稍高一些的钢材。

      虽然选择淬透性好的skd11钢材制造零部件,且淬火时使用较缓和的冷却介质,可以减少淬火开裂,但是这样会在经济上增加材料费,因此需综合考虑,确定取舍。

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