化學熱處理碳氮共滲層組織的兩大缺陷
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碳氮共滲是以滲碳為主,其性能和工藝方法等與滲碳基體相似。但是碳氮共滲有兩個缺陷,即粗大碳氮化物和黑色組織。其形成原因不相同,預(yù)防措施不同,修正方法也不同。
粗大碳氮化物
形成原因:表面碳氮含量過高,以及碳氮共滲溫度較高時,模具表層會出現(xiàn)密集的粗大條塊狀碳氮化物。共滲溫度較低爐氣氮勢過高時,模具表面會出現(xiàn)連續(xù)的碳氮化合物。
預(yù)防措施:需要嚴格控制碳勢,尤其是共滲初期,嚴控氨的加入量。
返修方法:正火或調(diào)質(zhì)處理。
黑色組織
形成原因:
?、俸谏c狀組織主要發(fā)生在離表面40um深度內(nèi),可能是孔洞。產(chǎn)生原因是共滲初期爐氣氮勢過高,滲層中氮含量過大,碳氮共滲時間較長時碳濃度增高,發(fā)生氮化物分解及脫氮過程,原子氮變成分子氮而形成孔洞。
②表面黑帶組織出現(xiàn)在距離滲層表面0~30um的范圍內(nèi)。主要是由于形成合金元素的氧化物、氮化物和碳化物等小顆粒,使奧氏體中合金元素貧化,淬透性降低,而形成托氏體。
③黑色網(wǎng)位于黑帶內(nèi)側(cè)伸展深度較大的范圍內(nèi)。這是由于碳、氮晶間擴散,沿晶界形成Mn、Ti等合金元素的碳氮化物,降低附近奧氏體中合金元素的含量,淬透性降低,形成托氏體。
④過渡區(qū)黑帶出現(xiàn)于過渡區(qū),主要是由于過渡區(qū)的鉻和錳生成碳氮化合物后使局部合金化程度降低,從而出現(xiàn)托氏體。
返修方法:防止黑色組織出現(xiàn),滲層中氮的含量不宜過高,一般超過0.5%易出現(xiàn)點狀黑色組織。滲層中氮含量不宜過低,否則容易出現(xiàn)托氏體網(wǎng)。為抑止托氏體網(wǎng),提高淬火加熱溫度和采用冷卻能力較強的淬火介質(zhì)。也可采用拋丸強化補救。
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