【正文】 7. 將試件放到顯微硬度計上，從邊緣向心部依次測量其顯微硬度，直到硬度變化不大，記錄每次測量的硬度值和移動距離。8. 分別測量6個試件從邊緣到心部的硬度，記錄硬度值和移動的距離[10]。 滲碳后缺陷及控制滲碳后會有很多缺陷，以下是一些常見的缺陷及其控制方法。1. 黑色組織 在含Gr，Mn及Si等合金元素的滲碳鋼滲碳淬火后，在深滲層表面組織中出現(xiàn)沿晶界呈現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀的黑色組織。如下圖36所示，鋼滲碳淬火后在未經(jīng)腐蝕的金相試樣上看到的黑色組織預防黑色組織的辦法是注意滲碳爐的密封性能，降低爐氣中的含氧量。一旦工件上出現(xiàn)黑色組織時，可以增加一道磨削工序，把其磨去，或進行表面噴丸處理。圖36 黑色組織 圖37 反常組織2．反常組織這種組織在前述過共析鋼退火組織缺陷中已看到過。其特征是在先共析滲碳體周圍出現(xiàn)鐵索體層。在滲碳件中，常在鋼中含氧量較高(如沸騰鋼)的固體滲碳時看到。圖37為滲碳層中看到的反常組織。具有反常組織的鋼經(jīng)淬火后易出現(xiàn)軟點。補救辦法是，適當提高淬火溫度或適當延長淬火加熱的保溫時間，使奧氏體均勻化，并采用較快的淬火冷卻速度。3．粗大網(wǎng)狀碳化物組織形成原因可能是由于滲碳劑活性太大，滲碳階段溫度過高，擴散階段溫度過低及滲碳時間過長引起。預防補救的辦法是分析其原因，采取相應(yīng)措施，對已出現(xiàn)粗大網(wǎng)狀碳化物的零件可以進行溫度高于Accm 的高溫淬火或正火。4．滲碳層深度不均勻成因很多，可能由于原材料中帶狀組織嚴重，也可能由于滲碳件表面局部結(jié)焦或沉積碳黑，爐氣循環(huán)不均勻，零件表面有氧化膜或不干凈，爐溫不均勻，零件在爐內(nèi)放置不當?shù)人斐?。預防措施，應(yīng)分析其具體原因，采取相應(yīng)措施。5. 表層貧碳或脫碳其成因是擴散期爐內(nèi)氣氛碳勢過低，或高溫出爐后在空氣中緩冷時氧化脫碳，補救辦法是在碳勢較高的滲碳介質(zhì)中進行補滲。6．表面腐蝕和氧化滲碳劑不純，含雜質(zhì)多，如硫或硫酸鹽的含量高，液體滲碳后零件表面粘有殘鹽，均會引起腐蝕。滲碳后零件出爐溫度過高，等溫鹽浴或淬火加熱鹽浴脫氧不良，都可引起表面氧化，應(yīng)仔細控制滲碳劑鹽浴成分，并對零件表面及時清洗[8]。第4章 20鋼液體滲碳后的組織與性能 液體滲碳后的硬度數(shù)據(jù)及曲線 液體滲碳后的硬度數(shù)據(jù)本次實驗共有6組，它們的工藝參數(shù)和硬度如表41至表46所示。表41 1號工件加熱溫度880℃，保溫時間1h深度/μm2040557090120180240300350硬度/HV表42 2號工件加熱溫度880℃，保溫時間2h深度/μm2045607590160200260300350硬度/HV表43 3號工件加熱溫度900℃，保溫時間1h深度/μm20456585120200240300360400硬度/HV表44 4號工件加熱溫度900℃，保溫時間2h深度/μm205585125180250300360400450硬度/HV表45 5號工件加熱溫度920℃，保溫時間1h深度/μm2080120200250300360400450500硬度/HV表46 6號工件加熱溫度920℃，保溫時間2h深度/μm2080150250300550600650700750硬度/HV 20鋼液體滲碳后的硬度曲線為了更加直觀的顯示出液體滲碳對工件性能的影響，可以繪制從表層到心部的硬度曲線，以下圖41至圖46為各組實驗的滲層硬度曲線。 圖41 1號試樣的硬度曲線 圖42 2號試樣的硬度曲線 圖43 3號試樣的硬度曲線 圖44 4號試樣的硬度曲線 圖45 5號試樣的硬度曲線 圖46 6號試樣的硬度曲線由以上數(shù)據(jù)可以看出從表層到心部的硬度逐漸下降并趨于平緩，得出的滲層厚度見表47。表47 滲碳層厚度1h2h880℃900℃920℃ 20鋼液體滲碳后的金相組織圖47 1號試樣金相照片880℃ 1h滲層 200 圖48 2號試樣金相照片860℃ 2h滲層 200圖49 3號試樣金相照片900℃ 1h滲層 400 圖410 4號試樣金相照片900℃ 2h滲層 400 圖411 5號試樣金相照片920℃ 1h滲層 400 圖412 6號試樣金相照片920℃ 2h滲層 400由圖47和圖48可以看出，表層組織中以析出了碳化物，但還含有很多殘余奧氏體，由圖49和圖410可以看出，表層組織中含有針狀馬氏體，碳化物較880℃中的明顯增多，殘余奧氏體也明顯減少，由圖411和圖412可以看出，表層組織中含有針狀馬氏體，大量碳化物，少量殘余奧氏體。綜上分析，滲碳層的組織取決于碳濃度、鋼種及其滲碳溫度。滲碳一次淬火后表面金相組織為板條狀的馬氏體和殘余奧氏體，以及少量的碳化合物；心部組織取決于鋼的成分與淬透性，具有低碳或中碳馬氏體等組織特征。淬火后金相組織表層為少量粒狀碳化物+含碳的馬氏體+少量殘余奧氏體、擴散層為含碳的馬氏體+鐵素體、心部為鐵素體+少量低碳馬氏體。殘余奧氏體由表及里依次減少，并過渡到全部為馬氏體組織。再往里，則是馬氏體區(qū)或根據(jù)鋼的淬透性不同而得到的不同組織。 實驗結(jié)果分析 硬度分析硬度在一定程度上反映了鋼的強度、耐磨性和疲勞強度，它與強度、耐磨性和疲勞強度成正相關(guān)關(guān)系，由于設(shè)備的限制，本實驗只對工件的硬度進行了測試，用硬度來反映工件的性能。 滲碳溫度對比 1號、2號、3號進行對比，4號、5號、6號進行對比，隨著溫度的升高，表面硬度不斷升高。 滲碳時間對比 1號、2號進行對比，3號、4號進行對比，5號、6號進行，隨著時間的加長，表面硬度不斷升高。 滲層分析 滲碳溫度對比 1號、2號、3號進行對比，4號、5號、6號進行對比，隨著溫度的升高，滲層厚度不斷增加。 滲碳時間對比 1號、2號進行對比，3號、4號進行對比，5號、6號進行，隨著時間的加長，滲層厚度不斷增加。 金相分析工件經(jīng)過液體滲碳處理后又進行了淬火和低溫回火處理，得到了回火馬氏體。從金相照片來看，各個照片的組織為回火馬氏體，還存在殘余奧氏體。實驗中工件表層向心部的組織依次為少量碳氮化合物+高碳馬氏體+殘余奧氏體→高碳馬氏體→低碳馬氏體→基體的低碳馬氏體。 滲碳與未滲的對比 金相分析 20鋼的原始組織圖和滲后組織圖如圖413和圖414所示。圖413 原始組織圖 圖414 滲后組織圖未滲的組織是鐵素體和珠光體，滲后的組織是珠光體和滲碳體。 硬度分析 滲前的硬度是20HRC，滲后的硬度是30HRC，經(jīng)過液體滲碳表面處理后，主要改變的是工件的表層組織性能，使試樣的表面具有高硬度、高耐磨性、抗高溫氧化性、高耐蝕性等適合碳鋼的工作環(huán)境的優(yōu)良性能，它比整體熱處理節(jié)省成本，滲碳速度更快，所以經(jīng)過液體滲碳后得到了比未經(jīng)過滲碳的好的性能。結(jié) 論根據(jù)對液體滲碳試驗所得滲層的各個性能測試和組織觀察結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：1. 液體滲碳技術(shù)滲層性能優(yōu)良，工藝簡單，采用無毒低氰滲劑容易操作，且對人體危害小，可以廣泛的得到推廣與應(yīng)用；2. 隨著滲碳溫度的升高，工件表面硬度不斷增加，滲層不斷增厚， 隨著滲碳時間的加長，工件表面硬度不斷增加，滲層不斷增厚；3. 實驗得出，要想得到最好的硬度、耐磨性、耐蝕性和抗氧化性，應(yīng)給選用的滲碳方案是920℃滲碳2h。 致 謝感謝我的導師趙東方教授，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣，他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝實驗室陳志勇老師和李忠磊老師，他們也給予我全面的支持，提出了許多寶貴建議。此外，論文的完成還得到了龐國星老師、翟紅雁老師的指導和幫助，同時對B07821班所有的任課老師，班主任溫旭明老師，表示衷心的感謝。感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻[1] 胡光立，（修訂版） .[2] 中國熱處理史金屬熱處理手冊1第2卷. 北京: 機械工業(yè)出版社，1992，10.[3] 金屬熱處理手冊1第2卷. 北京: 機械工業(yè)出版社，1992，10.[4] 齊寶，陳路，王忠誠. 化學熱處理技術(shù). 化學工業(yè)出版社 .[5] 北華航天工業(yè)學院金屬材料實驗室 .[6] 柳祥訓等. 化學熱處理. 北京: 國防工業(yè)出版社， 1982: 143～179.[7] 張士林等. 1901 無毒液體滲碳劑的研究. 金屬熱處理， 1990， 10: 26～31.[8] 滲碳熱處理的控制及缺陷消除.《金屬加工》. 2011，01.[9] E. Fuglein， R. Hock and M. Lerch. Crystal structure and high temperature behaviour of Zr2ON2. Z. Anorg. Allg. Chem. 623 (1997)， pp. 304–308.[10] A. Maitre and P. Lefort. Solid state reaction of zirconia with carbon. Solid State Ionics 104 (1997)， pp. 109–122.[11] 屠振密，李寧，胡會利等. 熱處理技術(shù)技術(shù)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2008.