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渗碳钢

 ​​渗碳钢具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部。渗碳钢常用的合金钢系列主要是CrMn系、Cr-Mo系和Cr-Ni-Mo系等。

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   主要用于 制造齿轮、凸轮、活塞销等零件 
   辅助合金元素 W、Mo、V、Ti等  
   成分特点 低含碳量，一般0.1%～0.25% 
   主要合金元素 Ni、Cr、Mn等
   中文名 渗碳钢 
 

   carburized steel

   可经受渗碳淬火使表面硬度和耐磨性提高而心部保持适当强度和韧性的钢。

   具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部，能承受巨大的冲击载荷、接触应力和耐磨。汽车、工程机械和机器制造等行业中，大量使用的齿轮，是渗碳钢应用中最具有代表性的实例。

   渗碳钢常用的合金钢系列主要是CrMn系、Cr-Mo 系和Cr-Ni-Mo系等。

   保证渗碳钢心部的组织和性能的核心是淬透性。一般用途的渗碳钢件的心部组织为50%左右的马氏体加其他非马氏体组织。重要用途（如航空渗碳齿轮），心部组织亦应为马氏体或马氏体/贝氏体组织。提高淬透性的常用合金元素有铬、锰、镍、钼和硼。从合金化的经济角度考虑，CrMn系（特别是含硼钢）值得推荐，但就生产和使用的角度而言，Cr-Mo 系钢更为优越。重要用途的、高质量要求的渗碳钢一般均含有一定量的钼，尤其是对于重载的大型渗碳件更需要。

   当心部性能确定后，渗层组织和性能对其使用寿命具有决定性作用。渗层的组织要求为全马氏体和细小、弥散、球状分布的合金碳化物。保证渗层组织的核心仍然是淬透性。渗层应具有高的硬度、良好的显微组织、合理的残余应力分布和一定的韧性储备。

   1、用途渗碳钢主要用于制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮，内燃机上凸轮轴、活塞销等。

   2、性能要求①表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧；②具有良好的热处理工艺性能，如高的淬透性和渗碳能力，在高的渗碳温度下，奥氏体晶粒长大倾向小以便于渗碳后直接淬火。

   3、成分特点①低碳：含碳量一般为0.1~0.25%，以保证心部有足够的塑性和韧性，碳高则心部韧性下降。②合金元素：主加元素为Cr、Mn、Ni、B等，它们的主要作用是提高钢的淬透性，从而提高心部的强度和韧性；辅加元素为W、Mo、V、Ti等强碳化物形成元素，这些元素通过形成稳定的碳化物来细化奥氏体晶粒，同时还能提高渗碳层的耐磨性。

   4、热处理和组织特点渗碳件一般的工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削。渗碳温度为900~950℃，渗碳后的热处理通常采用直接淬火加低温回火，但对渗碳时易过热的钢种如20、20Mn2等，渗碳后需先正火，以消除晶粒粗大的过热组织，然后再淬火和低温回火。淬火温度一般为Ac1+30~50℃。使用状态下的组织为：表面是高碳回火马氏体加颗粒状碳化物加少量残余奥氏体（硬度达HRC58~62），心部是低碳回火马氏体加铁素体（淬透）或铁素体加托氏体（未淬透）。

   5、常用钢种

   根据淬透性不同，可将渗碳钢分为三类：

   ①低淬透性渗碳钢：典型钢种如20、20Cr等，其淬透性和心部强度均较低，水中临界直径不超过20~35mm。只适用于制造受冲击载荷较小的耐磨件，如小轴、小齿轮、活塞销等。

   ②中淬透性渗碳钢：典型钢种如20CrMnTi等，其淬透性较高，油中临界直径约为25~60mm，力学性能和工艺性能良好，大量用于制造承受高速中载、抗冲击和耐磨损的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。

   ③高淬透性渗碳钢：典型钢种如18Cr2Ni4WA等，其油中临界直径大于100mm，且具有良好的韧性，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克的曲轴和齿轮等。

    其热处理的特点是，对于低强度的15Cr和20Cr多则，渗碳后应直接淬火或二次淬火；中强度的20CrMnTi钢渗碳后应直接淬火；高强度的18Cr2Ni4W4钢渗碳后应采取空冷、高温回火，这样能使零件满足其在机械性能上的要求。

   渗碳钢主要用于制造齿轮、凸轮、活塞销等零件。

   渗碳钢是用于制造渗碳零件的钢种。

    [pre]渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。一般渗碳的温度为900~950℃，淬火温度为800~850℃油淬，回火温度为180~200℃。