气体氮碳共渗白层疏松的控制

氮碳共渗白层的疏松是影响其性能的重要因素之一，氮化物的分解以及氮原子重组为氮气分子为白层疏松形成的最重要机制。疏松的形成与材料种类、氮碳共渗工艺时间、工艺温度以及白层中氮碳浓度有关，白层中氮碳浓度又直接和气氛的氮势K_N值和碳势K_C值有关。一个典型氮碳共渗工艺中白层疏松的控制是对升温阶段、保温阶段和降温阶段整个工艺阶段的控制。     

快速碳氮共渗工艺及应用

利用工件在升温排气期可以渗氮的特点,采用气体碳氮共渗剂大剂量排气,使工件表面活化并有一定氮渗入.结果表明,共渗速度明显提高,获得适宜的表面碳氮浓度,并有效地防止了组织缺陷,缩短了工艺时间.     

离子硫氮碳共渗复合氩原子轰击热处理工艺研究

采用离子硫氮碳共渗+氩原子轰击+离子硫氮碳共渗工艺对35CrMo钢进行了深层离子硫氮碳共渗。氩原子轰击试验表明:氩原子轰击使工件表面的化合物层呈柱状晶形貌,大大提高了氮在化合物层中的扩散能力,保持了扩散层中氮的浓度梯度,从而为氮的继续渗入提供了通道。35CrMo钢制风冷机齿轮经6 h离子SNC共渗+1 h 氩原子轰击+6 h离子SNC共渗处理,有效渗层(HV>500)达0.2～0.3 mm,总渗层达到0.5～0.6 mm,使用寿命明显提高。     

离子碳氮共渗扩散期富化气浓度对渗层的影响

对18CrMnTi和20Cr2Ni钢进行了强渗／扩散时间为3：3的离子碳氮共渗试验,扩散阶段分别通入不同浓度的丙烷。通过光学显微镜和显微硬度计对扩散期不同丙烷浓度下渗层的金相组织和硬度分布进行了对比分析。结果表明,扩散期的丙烷浓度对渗层产生了显著影响。丙烷浓度太低,渗层表面严重脱碳,丙烷浓度太高,渗层表面将形成大量的碳氮化物,并在次表层出现硬度的低谷。     

气体氮碳共渗钢板表面粗糙度和形貌的研究

研究了抛光冷轧钢板气体氮碳共渗时氨流量对共渗层表面粗糙度和形貌的影响。用扫描电镜和表面粗糙度仪对氮碳共渗层的表面形貌进行观察和测定。结果表明，随氨流量的增大，氮碳共渗层表面的粗糙度减小，表面组织细小致密。当氨流量小于1．0m^3／h时，表面粗糙度随共渗时间的延长逐步增大。钢板表面粗糙度与工件在炉中的位置和排布方式以及氨分解率有关。     

20钢的深层碳氮共渗工艺

对20钢制滚筒及相同材质的试样进行了碳氮共渗、淬火、清洗、回火处理。测定了试样和工件的表面硬度、淬硬层深度和渗层的碳浓度梯度并观察了试样的显微组织。结果表明:试样和工件在试验工艺下,回火前表面硬度值达到66 HRC,淬硬层深度达到0.92 mm,马氏体及残留奥氏体组织级别≤3级,碳浓度由表及里平滑过渡,回火后性能完全达到了技术要求,零件的服役情况良好。     

离子硫氮碳共渗层表层形貌与相结合研究

采用扫描电镜，能谱仪，Ｘ射线衍射仪等分析研究了离子硫氮碳共渗层表面与次表面形貌特征与相结构，探讨了其形成机制。结果表明：硫氮碳共渗表层为以硫化物颗粒组成的多层层状结构，其成分及层数随共渗气氛硫势的变化而豪华；次表层为致密的氮碳化物层和氮，碳扩散层。     

气体渗碳CAD软件的试验验证

用20CrMnTi和20CrMo钢制的试样,根据渗碳层深度分别为1．2mm和1．4mm的齿轮的技术要求,在装备有气体渗碳动态碳势控制CAD软件的渗碳炉上分别进行了试验,对模拟结果进行了验证,证实了该软件功能强劲、控制准确。其表面碳浓度（质量分数）偏差＜0．05％;渗层内的碳浓度梯度曲线平滑,呈“S”平台分布;渗层深度为1．2mm和1．4mm时,渗层深度的偏差＜0．05mm。用该软件设计的渗碳工艺与实际检测结果能很好地吻合。     

离子硫氮磷共渗层表层形貌与相结构研究

采用扫描电镜、能谱仪、Ｘ射线衍射仪等分析研究了离子硫氮碳共渗层表面与次表面形貌特征与相结构，探讨了其形成机制．结果表明：硫氮碳共渗表层为以硫化物颗粒组成的多层层状结构，其成分及层数随共渗气氛硫势的变化而变化；次表层为致密的氮碳化物层和氮、碳扩散层，这种渗层结构是其具有良好减摩性、跑合性与耐磨性的原因．     

密封箱式炉气氛碳势偏差对工件碳浓度分布的影响

根据大量随炉渗碳试样的剥层定碳分析数据,结合对炉气氛的跟踪试验结果,对密封箱式炉渗碳气氛的组分和碳势控制进行了分析研究。在用氧探头单因素控制碳势的情况下将碳势的理论计算值与定碳分析结果进行了比较,在实际生产条件下对碳浓度场进行了数值模拟,从而推断渗碳工艺过程中不同阶段碳势波动对渗层碳分布的影响。     

The Influence of Carburizing Parameters on Carbon Transfer Coefficient

Definition of coefficient of carbon transfer in European Standard (EN 10052) is presented as: “Mass of carbon transferred from carburizing medium into the steel, per unit surface area per second for a unit difference between the carbon potential, and actual surface carbon content”.In this paper, a model is presented of carbon transfer from endothermic atmospheres to carbon steel. The carbon transfer coefficient values were determined experimentally by the foil technique and on specimens, taking into account the following parameters: chemical composition of atmospheres, carbon potential, temperature and time of the carburizing process. Some examples of the variation of the carbon transfer coefficient for two steps of the carburizing process,including soaking before quenching, are given, based on results obtained. The effect of carbon transfer coefficient on carbon content at the steel surface is given.     

煤油渗碳碳势控制技术研究

通过对煤油加空气渗碳碳势控制技术的研究，探讨了煤油加空气渗碳过程中各工艺参数对碳势的影响。结果表明，炉内气氛碳势与氧势和ＣＯ２值有良好的对应关系，在生产中应用两年多来的结果证明这是一种操作简单，稳定可靠怕可控气氛。     

渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度研究

利用端淬试验得到了几种典型齿轮用钢的渗碳层淬透性曲线及参考含碳量曲线，并讨论了钢材成分、工件尺寸及淬火烈度对参考含碳量的影响，为渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度设计提供了一定的依据     

流态化渗碳碳传递系数试验研究及数学模型

以丁烷加空气为流态化渗碳气源,系统试验研究了流态化渗碳温度、气氛碳势、刚玉粒径及表观流态化速度等对碳传递系数的影响。利用单纯形方法回归建立了不同条件下流态化渗碳碳传递系数数学模型和综合影响因素数学模型,试验验证表明,该数学模型具有较高的拟合精度。     

Fe-V合金CD渗碳后的组织均匀化

用金相显微镜和扫描电子显微镜分析了Fe—V合金CD渗碳及渗碳加等温处理后的组织。结果表明：Fe—V合金CD渗碳的最佳碳势为1．40％，此碳势为渗层不出现Fe3C的最高碳势。渗层的最表层组织为γ＋V4C3，次表层的组织为α＋V4C3，碳化物颗粒的尺寸随渗层的深入逐渐增大，由表层的250nm增加至2．5μm。渗碳后的等温处理可以使碳化物的颗粒尺寸大大减小，更加均匀，数量明显增多。     

应用扩散方程的解析解讨论渗碳过程碳浓度及其分布的变化特性

应用一段式和二段式渗碳(氮)时扩散方程的解析解,分析和讨论了渗碳过程中的碳浓度及其分布的变化特性,从中可以看到反映这些变化特性的新信息以及变化规律;按照物质扩散的观念和有关数学原理,可将第二段渗碳过程分解成同时进行的两个独立的扩散过程,将它们在最后的碳浓度分布叠加,其结果与原扩散方程的碳浓度分布完全相同。应用此观点,对扩散方程的碳浓度分布的转化规律和一些渗碳工艺问题进行了讨论。     

扩散时间对20MnCrS5齿轮钢真空渗碳的影响

采用真空低压渗碳高压气淬工艺对20MnCrS5齿轮钢进行表面真空渗碳处理,分析扩散时间对硬度梯度、渗层深度、显微组织以及碳含量分布的影响,并优化真空渗碳工艺。结果表明,随着扩散时间的延长,C原子由表层向基体发生扩散,当扩散时间超过100 min后,C原子的扩散速度减缓;当C含量超过1.0%后,淬火后容易形成尺寸较大的残留奥氏体,随着C含量的降低,显微组织由孪晶马氏体向位错马氏体转变,硬度下降;在本试验条件下,20MnCrS5钢合适的真空低压渗碳高压气淬工艺为930 ℃强渗42 min,扩散140 min,0.6 MPa高压气淬至室温,并在160 ℃低温回火2 h。经该工艺处理后,组织中碳化物等级为1级,残留奥氏体等级为2级,马氏体等级为3级,表层无内氧化,渗碳层厚度约为0.91 mm,符合技术要求。     

稀土低温高浓度气体渗碳工艺及其在20Cr2Ni4A钢上的应用

２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ钢由于渗碳层奥氏体十分稳定，无法渗碳后直接淬火，而需经过复杂的热处理，本文采用稀土低温高浓度大气体渗碳，使渗层过共析区沉淀析出大量细小弥散的碳化物，奥氏体的稳定性大幅度下降，实现了渗后直接淬火，同时使组织和性能得到进一步改善。     

Effect of Alloy Composition on Carburizing Performance of Steel

This paper investigates the effect of alloy composition on the gas carburizing performance of AISI 1018, 4820, 5120, and 8620 steels. The mass-transfer coefficients and carbon diffusivities were calculated from experimental measurements using direct flux integration. Although steels with high concentration of austenite-stabilizing elements (Si, Ni) increased carbon diffusivity in austenite, they significantly reduced the kinetics of carbon transfer from the atmosphere to the steel surface and resulted in lower weight gain. Despite lowering the carbon diffusivities, steels alloyed with carbide-forming elements (Cr, Mo) significantly increased the mass-transfer coefficient in the atmosphere and enhanced the rate of carbon profile evolution. The experimentally determined carbon diffusivities were in good agreement with the carbon diffusivities obtained from the thermodynamic and kinetic databases in DICTRA. Overall, using the concentration dependent mass-transfer coefficient and carbon diffusivity in various alloy steels helped explain the experimentally observed variations in the carbon concentration profiles and the effective case depths. Recommendations are made to help achieve better case depth uniformity within a carburizing workload.