PAG淬火介質與鋼的滲碳化學熱處理
發布時間:2012-08-08 14:37:58
對于表面承受劇烈摩擦，承受很大動載荷條件下工作的零件，表面要求耐蝕性好、耐熱性好，就不能采用表面淬火的方法解決，而應采用鋼的化學熱處理與PAG淬火介質達到上述性能的要求。化學熱處理的特點是除組織變化外，表面層的化學成分也發生變化。根據滲入元素的不同，可將化學熱處理分為滲碳、滲氮、碳氮共滲及滲金屬等多種。
無論哪一種化學熱處理工藝，元素的滲入過程基本相同，有著共同的規律，整個化學熱處理與PAG淬火介質應用過程就是下面三個過程不間歇進行的結果。
分解：介質在一定溫度下，發生化學分解，產生滲入鋼中的活性原子。
吸收：分解出來的活性原子被工件表面吸收。
擴散：當零件表面吸收的活性原子達到一定濃度時，活性原子則繼續向心部擴散，并力圖達到均勻。
下面先介紹化學熱處理之滲碳：滲碳是向鋼的表層滲入碳原子的過程，目的是提高鋼件表層的含碳量并形成一定的碳濃度梯度。與表面淬火相比，滲碳主要用于那些對表面有較高耐磨性要求，并承受較大沖擊載荷的零件。滲碳用鋼為低碳鋼及低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。含碳量提高，將降低工件心部的韌性。
根據滲碳劑與應用PAG淬火介質的不同，滲碳方法可分為固體滲碳、液體滲碳，氣體滲碳三種，目前采用最多的是氣體滲碳。氣體滲碳是將零件放人密封的滲碳爐中，加熱至900-950℃，通入含碳的氣體或直接滴入含碳的液體與PAG淬火介質，這些滲碳劑在高溫下分解，產生活性原子。
活性炭原子被零件表面所吸收后，溶入鐵的晶格中形成間隙固溶體，也可與鐵形成化合物Fe3C，并向內部擴散。表面含碳量可達0.85%-1.05%，且含碳量從表面到心部逐漸減少，心部仍保持原來低碳鋼的含碳量，最后形成一定深度的滲碳層。一般滲碳層深度為0.5-2.0mm，滲碳層深度主要取決于保溫時間，一般可按每小時0.2-0. 25mm/h的速度進行估算。
若要使表層具有高硬度，高耐磨性，心部具有良好的韌性，應進行滲碳后使用PAG淬火介質進行淬火和低溫回火處理(150-200℃)，以消除淬火應力和提高韌性。此時表層組織為細針狀回火馬氏體和均勻分布的細粒滲碳體，硬度高達58-64HRC，耐磨性較好；心部因仍為低碳鋼，其顯微組織是鐵素體和珠光體（某些低碳合金如20CrMnTi，心部組織是全部的板條狀馬氏體或板條狀馬氏體+鐵素體），硬度較低，可達30-45HRC，因而具有較高的韌性和適當的強度。
由于滲氮后零件表層硬度很高：不需再進行使用PAG淬火液進行淬火等其他熱處理。但為使氮化的零件心部獲得良好的機械性能，滲氮前必須進行調質處理。形狀復雜或精度要求高的零件，滲氮前精加工后要進行消除內應力的退火，以減少滲氮時的變形。
本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。
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