【正文】 參考文獻[1] 金屬熱處理手冊 1 第 2 卷, 北京: 機械工業(yè)出版社,1992,10．[2] 李遠睿等 1 金屬熱處理, 1992(7):16~20．[3] 文聯(lián)煜等 1 天津紡織工學院學報,1990(4):41~45．[4] 科學技術(shù)研究成果公報, 1993(6):16．[5] 文聯(lián)煌，．[6] 北京鋼鐵學院金相教研室．金屬熱處理[M].北京：中國工業(yè)出版社，1965．[7] 碳氮共滲工藝探討[A ] ．第六屆全國化學熱處理技術(shù)交流會論文集[C]．長沙::66~67． [8] 王興安 1 五金科技,1993.(7):31~39．[9] Beckett, Betal1Heat Treatment,84,16.(1)~(5) ．[10] Beyeret，al1U SP4,509, 993．[11] 姚艷書，張麗娟，陳秀娟，[J]．軸承，2022 (7):19~20．[12] 胡光立，（修訂版）.西北工業(yè)大學出版社,．[13] 500 ,．[14] 齊寶，陳路， 化學工業(yè)出版社,．[15] 戴起勛， 化學工業(yè)出版社,．。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，在此表示衷心的感謝。導師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W作風、開闊的思路、謙虛正直的品格以及對科學的精益求精的精神，使我獲益匪淺。本文是在導師趙東方老師悉心指導下完成的。致 謝經(jīng)過半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，在此，我要感謝每一個幫助過我的人。結(jié) 論根據(jù)對液體碳氮共滲試驗所得共滲層的各個性能測試和組織觀察結(jié)果，得出如下結(jié)論：1. 液體碳氮共滲技術(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用；2. 氮的滲入增加了共滲層過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低了臨界淬火速度。對進行了液體碳氮共滲的材料，可進行鋼材替代，可以用低價格的的 10 鋼，20 鋼，35 鋼代替 20Cr 鋼，20CrMo 鋼等五金件，這樣工件具有同等硬化表面而心部韌塑性也毫不遜色。 共滲層中的濃度梯度宜盡量平緩，以保證層深與心部良好結(jié)合，防止?jié)B層剝落。心部的含碳量較高或工件的承載能力較低時，如紡織機鋼令圈、40Cr鋼制汽車齒輪，滲層應薄些，[15]。對于少數(shù)在高接觸應力下工作的合金鋼零件，當要求表面具有較多均勻分布的碳氮化合物顆粒時，表％~％，甚至2％~3％，％以下。碳氮共滲零件的機械性能同滲層表面的碳氮濃度、滲層深度與濃度梯度有關(guān)。 碳氮共滲層比滲碳層具有更高的耐磨性和接觸疲勞強度。這是由于當殘余奧氏體量相同時，含氮馬氏體的比容大于不含氮的馬氏體，共滲層的壓應力大于滲碳層。當加熱溫度為 880℃時，由于溫度偏高，表面殘余奧氏體含量偏高，且可能出現(xiàn)氧化脫碳等缺陷，故表層硬度較 860℃時低，但滲層厚度較 840℃時要高些，且在此溫度下，保溫 3h 的滲層厚度要比保溫 2h 時的稍厚些，硬度也要稍高。當加熱溫度為 840℃時，由于此溫度偏低，滲劑活性較差，反應不是很完全，致使表層碳氮濃度較低，含碳氮的馬氏體含量較低，故表層硬度相應偏低，但在此溫度下，保溫時間3h 的滲層厚度較保溫 2h 時厚，故硬度稍高。但在此溫度下保溫 2h 時，其表層硬度增幅較 3h 小。本次實驗最佳實驗溫度為 860℃，在此溫度下保溫 3h 后，表層硬度達到本次實驗的最高值 ，且滲層厚度達到 229μm。表 47 不同工藝的滲層厚度和硬度不同工藝參數(shù) 滲層厚度（微米） 最高硬度（HV）加熱 840℃保溫 2h 126 加熱 840℃保溫 3h 149 加熱 860℃保溫 2h 163 加熱 860℃保溫 3h 229 加熱 880℃保溫 2h 212 加熱 880℃保溫 3h 223 分析數(shù)據(jù)得知：通過液體碳氮共滲，基體 20CrMnTi 鋼表層的硬度得到顯著提高，增幅達到 20％~40 ％左右。表 41 1 號工件加熱溫度 840℃，保溫時間 2h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 表 42 2 號工件加熱溫度 840℃，保溫時間 3h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 表 43 3 號工件加熱溫度 860℃，保溫時間 2h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 表 44 4 號工件加熱溫度 860℃，保溫時間 3h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 表 45 5 號工件加熱溫度 880℃，保溫時間 2h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 表 46 6 號工件加熱溫度 880℃，保溫時間 3h深度/μm 20 90 160 230 300 370硬度/HV 滲層的顯微硬度分布及滲層厚度如圖 419 至圖 424 所示。此設(shè)備不僅可以測定滲層顯微硬度，也可觀察顯微組織，本次實驗選擇的實驗參數(shù)為：200gf 的試驗力，試驗力保持時間 5s，放大倍率 40 倍。氮增加了固溶強化的效果，共滲層的最高硬度值比滲碳高。 液體碳氮共滲后的性能 共滲淬火鋼的硬度取決于共滲層組織。殘余奧氏體由表及里一次迅速增多，至一定深度后又依次減少，并過渡到全部為馬氏體組織。淬火后金相組織表層為少量粒狀碳氮化合物+含碳氮的馬氏體+少量殘余奧氏體、擴散層為含碳氮的馬氏體+網(wǎng)狀鐵素體、心部為鐵素體+少量低碳馬氏體。圖 413 加熱 840℃保溫 3h 滲層 200 圖 414 加熱 840℃保溫 2h 滲層 200 圖415 加熱840℃保溫3h過渡層 200 圖416 加熱840℃保溫2h過渡層 200圖417 加熱840℃保溫3h心部 200 圖418 加熱840℃保溫2h心部 200綜上分析，碳氮共滲層的組織取決于碳氮濃度、鋼種及其共滲溫度。圖 47 加熱 880℃保溫 3h 滲層 200 圖 48 加熱 880℃保溫 2h 滲層 200 圖49 加熱880℃保溫3h過渡層 200 圖410 加熱880℃保溫2h過渡層 200圖411 加熱880℃保溫3h心部 200 圖412 加熱880℃保溫2h心部 200 第三組為 840℃2h（3h）時進行的液體碳氮共滲并經(jīng)過滲后熱處理的金相組織（見圖 4~13 至圖 4~18） 。圖 41 加熱 860℃保溫 3h 滲層 200 圖 42 加熱 860℃保溫 2h 滲層 200圖43 加熱860℃保溫3h過渡層 200 圖44 加熱 860℃保溫2h過渡層 200圖45 加熱860℃保溫3h心部 200 圖46 加熱860℃保溫2h心部 200第二組為 880℃2h（3h）時進行的液體碳氮共滲并經(jīng)過滲后熱處理的金相組織（見圖 4~7 至圖 4~12） 。通過觀察可知，在此工藝下，可以得到良好的滲層組織，試樣的組織從表層到心部依次為碳氮化物層、過渡層、心部基體組織 [14]。為了確定最佳的液體碳氮共滲工藝參數(shù)，以下為不同參數(shù)下的金相組織。共滲層的碳氮濃度必須嚴格控制，含量過低，不能獲得高的強度、硬度與理想的殘余應力，影響耐磨性與疲勞強度。 碳氮共滲中化合物的相結(jié)構(gòu)與共滲溫度有關(guān)，800℃以上，基本上是含氮的滲碳體Fe3（C 、N ） ；800℃以下由含氮滲碳體Fe 3（C、N） 、含碳ε相Fe 2~3（C、N ）及γ 相組成。直接淬火后表面金相組織為含碳氮的馬氏體和殘余奧氏體，有時還有少量的碳氮化合物。 液體碳氮共滲后的組織共滲層的組織決定于碳氮濃度及其分布情況。滲后熱處理工藝圖如圖 32 所示。由于碳氮共滲層中的碳氮奧氏體比滲碳件的奧氏體具有更高的穩(wěn)定性，因此可采用較緩的淬火介質(zhì)，一般可采用油淬。由于方案一工藝簡單，適用于中低碳鋼及低合金鋼，可獲得滿意的表面及心部組織。有時為了減少某些零件共滲層的殘余奧氏體含量，可以在回火前安排一次冷處理，也可以在淬火前先經(jīng)高溫回火。 回火溫度為 180~260℃，根據(jù)工件材料與技術(shù)要求適當選擇。 共滲層中含碳氮的奧氏體比滲碳后的奧氏體穩(wěn)定，允許選用比較緩和的淬火介質(zhì)。某些零件共滲處理后還要進行機械加工，則共滲后緩冷，機加工后重新加熱淬火。共滲處理的溫度與正常淬火的溫度很相似，一般零件可以直接淬火。本實驗具體方案如下：第一組：加熱溫度 840℃，保溫時間 2h；第二組：加熱溫度 840℃，保溫時間 3h；第三組：加熱溫度 860℃，保溫時間 2h；第四組：加熱溫度 860℃，保溫時間 3h；第五組：加熱溫度 880℃，保溫時間 2h；第六組：加熱溫度 880℃，保溫時間 3h。而在較高的溫度下碳氮共滲時，表面硬度值所對應的時間是 2~3 小時，如時間繼續(xù)延長，表面硬度反而有下降