讨论从Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C的工艺方法

wya-8

孤鸿踏雪 发表于 2012-3-16 14:16
我相信这样干的人确不多，因为这样干风险比较大，工艺受控性差，所以很多人望而却步，还有一部分人 ...

"浅层 高碳势 渗碳"不仅仅是 “风险比较大，工艺受控性差，所以很多人望而却步，还有一部分人是因为缺乏对浅渗碳行为特征的认知”。

aaron01

假定是个高温长时间渗碳工艺，比如940C，1.25%的碳势对于大部分材料而言，是可以用的，只要在高温段的零件表面碳浓度不超过奥氏体溶碳极限就可以。但随后一定要有个高温扩散段，这个高温扩散段的碳势、时间怎么设定，取决于后面的淬火温度，也就是说，在降温前一定要把零件表面碳浓度降到合适的范围，以保障在降温的时候不会析出碳化物。因为降温时奥氏体溶碳极限会变小，所以要提前把表面碳浓度降下来。
而指望在很短的时间内把碳势降到扩散要求的值是没有用的，我们一定要知道，零件表面碳浓度才是我们工艺目标，哪怕碳势能够降下来，零件表面碳浓度也能降那么快吗？显然是不可能的，那是需要一个平衡过程的，所以一般长时间渗碳过程都选择的三段式工艺。中间有个高温扩散段，这个段就是为降温做准备的。

孤鸿踏雪

wya-8 发表于 2012-3-16 13:20
浅层渗碳几乎没有人干“采用高碳势..快速渗碳”的。

    我相信这样干的人的确不多，因为这样干风险比较大，工艺受控性差，所以很多人望而却步，还有一部分人是因为缺乏对浅渗碳行为特征的认知。但并不能说没有人这样干，我们就有产品是这样干的。

wya-8

浅层渗碳几乎没有人干“采用高碳势..快速渗碳”的。

周建国

从高碳势的强渗阶段向扩散段发展，炉内的碳势可以通过通入调节空气在瞬间就可以达到，但是对于产品本身那么需要达到0.75---0.85%C则需要一定的扩散时间来达到，对于不同的材料以及不同的渗层，那么其结果也会出现很大的出入！如果有自动控制的渗碳工艺系统，那么在自适应法的控制下可以达到合理的表面碳浓度！

孤鸿踏雪

cnszgong 发表于 2012-3-15 21:16
要想使Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C ,除非使用“超”大流量的平衡空气（必要时要使用“超”大流量的平衡 ...

    使用“超”大流量的平衡空气是否会加剧非马组织的形成？

孤鸿踏雪

wya-8 发表于 2012-3-16 07:43
有一零件渗碳时间1h20min，矩形尖角区有碳化物。

    那是因为采用的碳势太高了。
    虽然浅渗碳是一个非平衡渗碳过程，可以使用高碳势实施快速渗碳，但这里所说的高碳势不可能是无止境的，也同样存在一个‘度’的问题，突破了某个‘度’，同样会形成碳化物；同样道理，所谓的浅渗碳产品，究竟“浅”到什么程度算是“浅渗碳”，突破哪个度，就又变身为“深层渗碳”，现在我没有找到一个依据。这就好比本质细晶粒钢并非绝对永远都是细晶组织，当其突破一定温度和时间限制，其晶粒度一样会粗化一样。
    我司一长线产品为GS125初级从动齿轮，材料为20CrMo，模数仅为1.75，齿顶角虽然不很尖锐，但轮齿厚也是比较薄的，我们采用880°C（Cp=1.15）×120min→降温（Cp=0.90）→820°C（Cp=0.90）×30min淬火，也不见有碳化物产生。
    个人浅见，形成碳化物的敏感度不仅与渗碳工艺条件有关，还与工件形貌特征（主要是某一位置的曲率半径）和材料本身的合金化结构有关。

wya-8

表面碳浓度超渗碳(过程）温度渗碳钢奥氏体饱和碳浓度必然形成碳化物。

wya-8

有一零件渗碳时间1h20min，矩形尖角区有碳化物。

cnszgong

要想使Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C ,除非使用“超”大流量的平衡空气（必要时要使用“超”大流量的平衡空气作为常量） ，至于Cs么 要分具体情况来考虑了，可以考虑延长Cp 0.75~0.85%C 下的保温时间

孤鸿踏雪

    我从事齿轮制造和热处理技术工作8年，接触过的各种齿轮数百种，比较尖锐的齿形极其少见。我只见过两种，其中一个产品是42CrMo高频淬火的轴齿轮，其轮齿螺旋角较大，齿形轮廓很尖锐；另一个产品是一个20CrMnTi渗碳淬火齿轮（mn=3.55），该产品与其另一同材料齿轮（mn=4.0）同炉渗碳（渗层1.2~1.50，强渗碳势Cp=1.15，扩散碳势Cp=0.80）淬火，两种齿轮均进行剖切检测，结果如下：
    模数4.0的齿轮：芯部硬度43~43.3HRC，有效硬化层深（CHD）1.25~1.30，金相组织Cm/3级，M/Ar/4级，F/3级
    模数3.55的“尖齿”：芯部硬度43.9~44.4HRC，有效硬化层深（CHD）1.30，金相组织Cm/5级，M/Ar/4级，F/3级。
    像这种齿形轮廓瘦长而尖锐的轮齿是极其少见的。从上述例证上还可以看出，在深层渗碳中，碳势高低的设定是需要慎重考虑的，尤其是对模数较小的齿轮，碳势绝不可以设定太高。而在对BH催渗工艺试验时，同样是上述产品，它的强渗碳势可以提高到Cp=1.35，在多次剖切实物检测时，却鲜见其有碳化物形成，这应该是催渗技术的核心。

wya-8

个人愚见 零件边角近似于薄片，只要炉气碳势高于要求的表面含碳量碳很容易达到平衡渗碳...

孤鸿踏雪

    个人愚见：浅层渗碳是一种非平衡渗碳。在浅层渗碳中，由于渗碳过程工件表面碳浓度始终达不到气氛中的碳势，所以，即使使用高碳势渗碳，也无形成碳化物之虞，所以尽可以采用高碳势以达快速渗碳之目的；而深层渗碳的行为特征完全不同浅层渗碳，在深层渗碳中，不仅要注意碳势高低的取舍，还要保证强扩比的合理匹配，尽可能不要形成碳化物的聚集，因为一旦形成碳化物，将会引起工艺的失控，给后序带来极大的麻烦。
    一管之见，纯属瞎侃，欢迎斧正。

sjb312

感觉这样的碳势太高了，碳化物肯定严重，不知道是什么材料的，一般CP最高也就1.2吧，扩散阶段是会使碳浓度向内扩散，但是太高的化，表面碳浓度也会向气氛中扩散，会在次表层出现高浓度。降降碳势还是安全些

zhengcj

不太理解楼主所问的问题，楼主的设备为何种设备？采用何种碳势控制方式？
采用PE500/600或其他碳控仪表可实现动态实时碳势控制，碳势高于设定碳势时自动通入空气，碳势低于设定碳势时自动通入富化气。另外，强渗时的碳势为何不降低一些，使用Cp 1.0~1.1%不是也很好吗？

wya-8

理论上较高表面含碳量具有向较低含碳量的内层扩散，同时向较低的炉气碳势脱碳。所以在一定的工艺条件下，有可能从Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C , Cs 达到0.75~0.85%C。不对请指正。

wya-8

讨论从Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C的工艺方法
常用渗碳温度采用高碳势渗碳工艺往往齿顶尖角产生的碳化物级别过高，级别过高的碳化物能不能在扩散期迅速降下来，即渗入的过高的表面碳浓度让其脱碳至要求的碳浓度。用什么工艺方法、采用什么样Cp曲线，能使Cp1.25~1.30%C降到Cp 0.75~0.85%C , Cs 达到0.75~0.85%C。请大家讨论好吗？

wya-8

孤鸿踏雪 发表于 2012-3-17 13:30
这一点，我毫不怀疑，搞技术的人应该不怀疑权威，也不迷信权威。

   王老本身也是渗碳方面的专家 ...

系我只是一名曾经从事过热处理工艺员。
所提产品您已经解决。这里发个书本上的一张图，能说明 渗碳温度870℃ 表面含碳量和有效硬化层深之关系。




《低碳钢或某类低合金钢渗碳，无扩散段，渗碳层深与渗碳时间的关系》

《曲线A 渗碳层总深、 曲线B 有效硬化层深 表面含碳量1.1%~饱和含量时、 曲线C 有效硬化层深 表面含碳量0.8~0.9%时、 曲线D 有效硬化层深 表面含碳量0.7~0.8%时。》
《 》内文字为编译  

适当提高Cp，适当增加CHD,随着表面碳含碳量增加，淬火后表面硬度略增加，有效硬化层深明显增加，说明碳浓度梯度、硬化层梯度下降比改进前工艺平稳。

雁南飞

两位专家，讨论的很热闹！
我也穿插一下。
对于浅层渗碳（记得在那个标准上看过硬化层小于0.3mm的才叫浅层渗碳），我做过非常多的。很多都是0.1-0.4的硬化层要求。其实我们讨论很多问题的时候要根据产品的形状和其他一些技术要求来实际分析的。比如薄的易变性的温度高了变形难控制，而且渗碳时间短（我做0.1-0.4mm）的大概渗碳时间不超过1h一般渗碳温度在850度。碳势控制在0.9左右没必要控制更高的碳势，而且存在一定的风险，比如你一炉装4万个小产品，如果时间短了靠近工装心部的产品可能渗层会偏低！
说一个我自己做过的但别人不认可的工艺，
以前有一个客户要45号钢和35CRMO渗碳（直径为9mm的圆棒），要求距表面0.1处的硬度400-520HV0.3， 心部硬度（距表面2.0mm处） 400-450hv ，硬化层深为0.5T（0.3-0.75mm也即心部硬度+50HV所对应的深度）。刚开始做了好几次都不成功，硬度满足条件渗层满足不了，渗层满足了硬度满足不了。最后采用910度高碳势1.1%强渗，然后再用0.8%扩散，最后降温到840度碳势0.65%淬火！然后通过中温回火达到要求!做了3次试验偶合格，CPK能达到1.33以上!
但这种方法不被人认同，最后单子也没拿来。同时客户提供的小日本的工艺我们怎么做都是不合格!

孤鸿踏雪

雁南飞 发表于 2012-4-6 13:11
两位专家，讨论的很热闹！
我也穿插一下。
对于浅层渗碳（记得在那个标准上看过硬化层小于0.3mm的才叫浅层 ...

   首先感谢“雁工”交流！有以下几个疑问：
   1. “记得在那个标准上看过硬化层小于0.3mm的才叫浅层渗碳”，这个最好是找到这个标准；
   2. “35CRMO硬化层深为0.5T（0.3-0.75mm也即心部硬度+50HV所对应的深度）。渗碳（直径为9mm的圆棒），要求距表面0.1处的硬度400-520HV0.3， 心部硬度（距表面2.0mm处） 400-450hv ”，你不觉得“硬化层深度0.5T（0.30~0.70mm）”之要求与“距表面0.1处的硬度400-520HV0.3”自相矛盾吗？
   3. 你检查有效硬化层深度的界限硬度如何确定？
   4. 你这个工艺通过高温回火来满足产品的芯部硬度，顾客没有表面硬度要求吗？