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1、渗碳及渗碳层 厚度的测定一、实验目的v了解渗碳工艺及渗碳后热处理的组织特 征。v掌握金相法测定渗碳层厚度的方法。v了解钢渗碳层厚度与渗碳温度和渗碳时 间的关系。二、实验原理概述v渗碳 定义：渗碳是将钢件置于渗碳介质中，加热到单相奥氏体 区，保温一定时间使碳原子渗入钢件表面层的热处理工艺。 目的：经过渗碳处理的钢件在经过适当的淬火和回火处理 后，可提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，而心部则仍保 持一定的强度和良好的塑性、韧性，主要用于受严重磨损和 较大冲击载荷的零件。 分类：按照渗碳介质的状态，可分为固体渗碳、液体渗碳 和气体渗碳三种。二、实验原理概述v渗碳后的热处理 直接淬火：渗碳后直接淬火，
2、工艺简单，生产 效率高，成本低，脱碳倾向小。 一次淬火：在渗碳件冷却之后，重新加热到临 界温度以上保温后淬火。 二次淬火：对于力学性能要求很高或本质粗晶 粒钢，应采用二次淬火。 二、实验原理概述图1 渗碳后淬火回火工艺 （a）直接淬火 （b）一次淬火； （c）二次淬火二、实验原理概述v渗碳及渗碳淬火后的金相组织平衡状态的渗碳组织：钢件在高温(900- 950)渗碳后，自渗碳温度缓慢冷却时，渗层中将 发生与其碳浓度相对应的各种组织转变，得到平衡 态的组织，即从工件表面层至心部，依次为过共析 区、共析区、亚共析区以及心部原始组织的未渗碳 区，如图2所示。二、实验原理概述图2 低碳钢渗碳后缓冷渗层组
3、织二、实验原理概述v过共析渗碳区：这是渗碳零件的最表层，其碳 浓度最高，在一般正常的渗碳工艺条件下，这一区 的含碳量约在0.8%-1.0%之间。 v共析渗碳区：紧接着过共析区的是共析渗碳区 ，这一层的含碳量约为0.77%。 v亚共析过渡区：自渗碳零件表面向心部延伸， 紧接着共析渗碳区的是亚共析渗碳区。 v心部未渗碳区：此即渗碳零件原材料的组织区 ，对于低碳钢由铁素体和珠光体组成。二、实验原理概述渗碳后淬火及回火组织零件渗碳淬火后，由于淬火工艺和材料等有差异而 得到不同组织。但自零件表面至心部的基本组织仍为： 马氏体+碳化物(少量)+残余奥氏体马氏体+残余奥氏 体马氏体心部低碳马氏体(或屈氏体、
4、索氏体+铁素 体)。渗碳零件淬火后的组织通常应为：渗碳层中有适量 的粒状碳化物均匀分布在隐针(或细针)状马氏体基体上 ，另有少量(5%)残余奥氏体，心部为低碳马氏体或屈 氏体与索氏体，不允许有过多的大块状铁素体。二、实验原理概述v渗碳层厚度的测定渗碳过程是碳原子在 中的扩散过程，根据 扩散第二定律，如炉内的碳势一定，则渗碳层厚度 与渗碳时间有如下关系：二、实验原理概述v 测量渗碳层厚度可用显微硬度法和金相法。 v本实验采用金相法，即在显微镜下通过测微 目镜测量。渗碳层的厚度是从表面量到刚出 现钢材的原始组织为止。 三、实验设备及材料v井式渗碳炉v金相显微镜v目镜测微尺v直尺v表面微氏硬度计v冷
5、却剂（水、10号机油）等v20钢、20CrMnTi钢试样。四、实验步骤与方法v渗碳处理：每班分为两个大组。其中一组学生将20钢试样进行渗碳处理，然后 分别进行直接淬火、一次淬火、二次淬火，统一进 行180回火，分别测定回火后试样的硬度。另一组将20 CrMnTi钢试样分别做渗碳温度为 880和930，渗碳时间为0.5、1、2、4、8h的渗 碳处理。v按照金相试样的方法来制备试样。为了防止边缘倒 角，须用试样夹。v用金相显微镜分别观察试样渗碳后的显微组织，并 用测微尺测定其渗碳层厚度。五、实验报告要求v简述实验目的与实验过程。v画出一定渗碳温度下的渗碳层厚度与渗碳时 间的曲线，并分析讨论实验结果。v比较用显微硬度法和金相法测得的渗碳层厚 度。END!
