氣體滲碳是表面滲碳處理一種常見的滲碳方式,表面滲碳處理是常見的熱處理方式之一。氣體滲碳,由於適合大量生產化,作業可以簡化,品質管制容易等特點,目前最普遍被採用。此表面處理方法有變成氣體(或稱發生氣體)及滴注式之兩種。
氣體滲碳表面處理過程
1、進行氣體滲碳時,需要前述的氣體變成爐、處理爐及其它附屬設備,都屬於氣密式爐體,爐內有風扇使滲碳及溫度均勻化。
2、在變成爐變成的滲碳性氣體,以對應於處理目的的氣體組成或露點的氣體導入處理爐。
3、此氣體參與鋼的滲碳,會副生CO2,減低滲碳性,為了從鋼材表面除去CO2,有必要以某速度以上使滲碳性氣體流動,調節氣體流量,使爐內氣體每1小時置換5~10次,又為了防止爐外的氧化性氣體混入,爐內壓力要保持稍高於1氣體。
4、取出、裝入處理品之際,要實施火陷簾,防止空氣混入,免得爆炸。
5、滲碳終了後進行淬火,不過滲碳溫度當作淬火溫度時太高的話,可降低氣體的碳位,降低爐溫,成為淬火適溫后淬冷。
6、淬火用油若不適當,則即使在爐內為光輝狀態,淬入油中時也會氧化著色,達不到光輝處理的目的;淬火油阻害光輝性的因子有油的氧化、殘留碳、硫量等油的性狀或直接與組成有關者,或微量的水分及空氣混入的活,也會降低光輝度。氣體滲碳后降低溫度至800℃以後直接淬火於水或油中,此時若使用麻淬火之處理則可減少淬火變形,又氣體滲碳后之組織,其表皮含碳濃度與芯部含碳量之間有顯著之差異,所以滲碳后須施以擴散退火(900~950℃),此後在800℃淬火之,淬火后必須在150~180℃施以低溫回火。
滲碳后之熱處理
一般情況下,這種處理依滲碳溫度而分為二種:
(1)滲碳溫度在鋼件原含碳量之Ac3上方時,滲碳后中心部份之組織變成微細,表皮則為粗大,此時熱處理只須將表皮之粗大晶粒處理成微細晶粒即可,故將滲碳后之鋼件,加熱至A1稍上方(780℃附近)淬火即可。
(2)若滲碳溫度在Ac3上方甚高溫度處,則中心部晶粒亦成為粗大,此時須經二次熱處理。第1次淬火之目的在於使未被滲碳之心部組織微細化,即加熱至Ac3上起沃斯田鐵變態,而結晶粒剛微細化時淬火之,故溫度較高。同時在此溫度下,滲碳層之高碳部份的網狀雪明碳鐵可固熔於沃斯田鐵,所以淬火后不再有網狀雪明碳鐵存在。
但是此淬火溫度,作為滲碳層之淬火溫度未免過高,必須再一次在較低之溫度作第二次淬火。此溫度對於滲碳層而言,相當於A1與Acm之間約760℃附近,故經第二次淬火之鏟,滲碳表面層為麻田散鐵,基地中有許多球狀碳化物存在,故耐磨性高。
回火系去除淬火時發生之殘留應力,且將一部份之殘留沃斯田鐵變為麻田散鐵。溫度過高則硬度會降低,普通以150~200℃為最適宜。若須較高之硬度時,則宜在100~170℃回火,若須韌性時,則宜在400℃以上,Ac1以下回火之,則得回火糙斑鐵組織。
氣體滲碳氮化法
氣體滲碳氮化時,滲碳和滲氮作用同時行。氣體滲碳用的氣體滲碳用的氣體用來產生滲碳作用,而N H3氣體用產生滲氮作用。氣體滲碳氮化溫度為704~900℃,其處理時間比氣體滲碳法短,得較薄的硬化層,所得滲碳氮化結果類似於液體滲碳氮化所得者。
處理層的硬化能,比由滲碳所得的滲碳層好,所以把滲碳氮化和淬火適當配合時,碳鋼或低合金鋼也可以得到十分安定的高硬度硬化層。由此法所得的硬化層深度為0.07~0.75?。淬火時可採用油淬火,有時可實施氣體淬火來防止淬火變形而仍能得到高的表面硬度。
滲碳氮化所使用的鋼由以低碳構造用鋼和低合金構造用鋼為主,其主要目的是改善耐磨性。假如同時要滿足耐荷重性和耐磨性,首先滲碳1.5~1.8?,其次實施滲碳氮化,然後加以油淬火。
氣體滲碳氮化層因為含有N,其回火軟化抵抗性大,所以回火溫度要比氣體滲碳淬火者高。通常回火於190~210℃時,表面硬度為HRC58以上。
