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准贝氏体钢的渗碳特性及渗碳工艺贺自强1，程巨强 准贝氏体钢的渗碳特性及渗碳工艺 贺自强1，程巨强2，扬廷清2，康沫狂2 (1．北京福田建材机械有限责任公司，北京101117； 2．西北工业大学，西安710072) 摘要本文对比研究了si一№一Mo系准贝氏体钢和18Cr2Ni411lA锕的溶碳特性和渗碳工艺．结果表明 准贝氏体钢具有较好的渗碳特性，尤其是优越的空冷淬硬性，并确定了准贝氏体铜的渗碳工艺。 关键词准贝氏体钢渗碳特性渗碳工艺 1引言 自Davenport和Bain“在钢中发现贝氏体以来，经过半个多世纪的研究，在贝 氏体相变理论及贝氏体钢的开发应用方面取得了很大进展”“，各种贝氏体钢相继研 制成功并应用于实际生产。康沫狂教授提出了实质上是低碳马氏体的贝氏体铁索体 和残余奥氏体组成的准贝氏体组织的概念”。，利用si对贝氏体中碳化物析出的强烈 阻碍作用，研制成功了si_Mn—Mo系准贝氏体钢”?，具有优异的力学性能、工艺性能 和良好的经济性。含镍渗碳钢(12Cr2Ni4A．18Cr2Ni4WA，20Cr2Ni4k等)渗碳性能优 良，但该类钢价格昂贵，渗碳工艺复杂。开发少镍或无镍优质渗碳钢是急待解决的 一大问题。目前，国内外所研制的各类贝氏体钢，大都在正火或正火+回火状态下使 用，而将贝氏体钢用于化学热处理领域的研究为数尚少。因此．本文以si—Mn—Mo系 准贝氏体钢为例，通过与18Cr2Ni4WA相比较，对贝琵体钢的渗碳特性和渗碳工艺进 行研究．为贝氏体钢开辟新的应用领域。 2试验材料及试验方法 2．1试验材料 选用研制的准贝氏体钢(1号、2号、3号、4号)及18Cr2Ni4WA钢(5号)．见表I。 2．2试样及热处理 ①将原材料改锻成中25的圆棒，经700。C，3h退火。③剥层化学分析试样尺 寸为020x120ram，试样经920℃，4h渗碳后快速出炉油冷，然后经650C，4h回火 (18Cr2Ni4lYk钢经650C，4h二次回火)以降低硬度。③准贝氏体钢试样经“920C ×4h渗碳、空冷 ×4h渗碳、空冷+180．|C×2h回火”后测定渗层显微硬度，18Cr2Ni4WA钢经“920C× 4h渗碳、空冷+650℃×4h二次回火+830C×40min加热油淬+180℃×2h回火”后测定 渗层显微硬度。 表1试验用钢的化学成分(wt％) 编号 C Si Mn Mo Cr Ni W S P 1 0．25 1．08 √ √ 0．008 0．03l 2 O．17 1．25 √ √ √ 0．009 0．03l 3 O．2l 1 69 √ √ √ 0．009 0．035 4 O．13 2 0 √ √ 0．019 0．035 5 O．18 0．24 0．36 1．49 4．2l O．99 0．009 0．012 2．3试验方法 ①用精密车床对渗碳试样进行剥层，剥层深度为0．15mm／层，每个试样剥层13 次。②用CS一344碳硫分析仪测定剥层铁屑含碳量。③用Hx—i000显微硬度计测定 渗层显微硬度，试验力为5009f，试验力保持时间为ISs④在Newphot一2型金相 显微镜上观察显微组织。 3试验结果及分析 3．I 渗层碳含量分布及渗层深度 准贝氏体钢及18Cr2Ni4WA钢经920C，4h渗碳后用剥层化学分析法测出的渗层 碳含量分布曲线如图l所示。渗层最高碳含量、碳浓度梯度及渗层总深度见表2。 一冰Q删如璐}_遐髓 至掺层表面g巨离／mm 图1渗层碳含量分布曲线 表2 表2渗层量高碳含量、碳靠度梯度及渗屠总深度 材 料 1 2 3 d 5 渗层嫱高碟含量(％) 0．86 0．77 0 79 0．24 1，01 碳浓度梯度(％) 0．62 0．61 0．58 0．10 0 84 渗屡总深度(∞) 1．32 l 43 1．28 O．23 1．60 注：1)碳浓度梯度指渗层表面碳古量与心部碳含量的差值 可见．18Cr2Ni4Wh碳含量最高，碳浓度梯度最大，渗层深度亦最大。1、2、3 号准贝氏体钢次之，大致处于同一水平，而4号准她氏体制基本未渗进碳。这表明 18Cr2Ni4WA钢渗碳能力最强：1、2、3号准贝氏体钢渗碳能力较好：4号准贝氏体钢 渗碳能力最差，不宜渗碳。 若不考虑c及其他台金元素的影响，随着准贝氏体钢中Si含量增加，渗层碳含 量、碳浓度梯度及渗层深度呈减小趋势。当Si含量达到2．0％时，渗层表面碳含量仅 为0．24％，渗层深度仅为0．23mm。可见．si明显降低渗层碳浓度及渗层深度，对渗 碳具有阻碍作用。在准贝氏体钢中．加速渗碳的元素Cr，Mo的含量较低t而阻碍渗 碳的元素sj的含量较高，因而表现为渗层碳含量较低，渗层较浅。 3．2 渗碳件表面、心部硬度及渗层硬度分布 3．2．1渗碳件表面、心部硬度 准贝氏休钢及