电磁感应真空变脉冲工艺对20CrMnTi钢渗碳层组织与性能的影响

目的 研究真空脉冲渗碳过程中“强渗”与“扩散”脉冲分布占比对20CrMnTi钢渗碳层晶粒粗化行为及组织性能的影响。方法 采用一种电磁感应真空变脉冲渗碳新方法,经“原脉冲”、“变强渗”、“变扩散”、“变压力”四种工艺,制备了组织致密的20CrMnTi钢渗碳层。利用SEM、EBSD、自动显微硬度仪以及XRD应力衍射仪等对渗碳层的微观形貌、晶体相变特征、硬度梯度以及表面残余应力进行了深入分析。结果 对比分析四种工艺方法,“变强渗”工艺虽使20CrMnTi钢渗碳层厚度达到1450 μm,但渗碳层中仍存在大量块状Fe3C;“变扩散”工艺使20CrMnTi钢渗碳层的Fe3C含量下降到3.88%,残余奥氏体含量下降到7.32%,厚度达到1320 μm,其中表层0~60 μm范围内,硬度提高到780 HV0.5,表面残余压应力增加到-231 MPa。故“变扩散”工艺使渗碳层组织性能最佳。结论 “变强渗”工艺增加了渗碳前期表层与内部的碳浓度差,提高了碳原子扩散驱动力,利于渗碳层生长;“变扩散”工艺在渗碳后期使碳化物进一步溶解,这利于碳原子向渗碳层内部充分扩散,降低了渗碳层的碳化物析出和残余奥氏体形成。