Ⅰ 對滲碳層的技術要求有哪些
滲碳工件的使用性能取決於滲碳層的性能,滲碳層的性能決定於表面碳含量及其分布梯度和淬火後的滲層組織。為了滿足滲碳工件要求表面具有高的硬度和耐磨性的使用性能,對滲碳層有以下要求:
(1)表面碳濃度。滲碳工件表面的碳濃度對力學性能有較大影響,w(C)應控制在0.85%~1.05%之間,一般要求在0.9%左右。如果要求耐磨則選用上限,要求強韌而又有一定的耐磨性可選用下限,亦可綜合考慮,其效果更好。表面碳濃度太低,淬火後的硬度低,達不到所要求的高硬度和高耐磨性。碳濃度太高,容易形成大塊或網狀碳化物,使滲層脆性增大甚至剝落;碳濃度過高,還會使淬火後殘留奧氏體量增加,降低工件的疲勞強度。
(2)碳濃度梯度。滲碳層的碳濃度梯度反映了碳含量沿滲碳層深度方向下降的狀況,直接影響淬硬層的硬度梯度。碳濃度梯度的下降應平緩,以利於滲碳層與心部的結合。否則,在使用中容易產生剝落現象。
(3)滲碳層組織。工件自滲碳溫度緩慢冷卻後,表面層的碳濃度最高,組織為珠光體和碳化物(即過共析層);次層的碳濃度稍低,組織為珠光體(即共析層);再次層為珠光體和鐵素體(即亞共析層,也稱過渡層)。亞共析層是指從出現鐵素體到原始組織之間的區域。
滲碳工件經淬火後,滲碳層的組織應為細針狀馬氏體加少量殘留奧氏體及均勻分布的粒狀碳化物,不允許有網狀碳化物存在,殘留奧氏體量一般不超過15%~20%(體積分數)。心部組織應為低碳馬氏體或下貝氏體,不允許有塊狀或沿晶界析出的鐵素體存在;否則疲勞強度將急劇下降,沖擊韌度也會下降。
(4)滲碳層深度。它對工件彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度的影響很大,主要表現在滲層深度與工件斷面厚度之間的關繫上,應根據工件的尺寸、工作條件和鋼的化學成分決定。在復雜應力狀態下工作的工件,要求滲碳層深度為半徑或齒厚的10%~20%。齒輪滲碳層深度與模數的關系見表5-2。滲碳層太薄,容易引起表面壓陷或剝落;滲層太厚,影響工件的抗沖擊能力。
(5) 滲碳層硬度。工件經滲碳淬火後,表面硬度一般為58~63HRC;受力較大的工件,心部硬度應在29~43HRC之間。