本公司接到一新产品，42CrMo齿圈需做氮化，其中有一要求：0.1mm处硬度≥600HV0.3，该如何制定工艺？

该氮化工艺：510℃×50h，Kn=4-4.5 可以吗？

   答：

1.你的想法是可行的

2 氧氮化中通O2或CO2都是为了解决ε相脆性问题。

3 颜色与工艺关系并不大，白色是缓冷后出炉的；局部淡红色是密封不好或有H2O、O2等较高温度进入氧化所致，但一般不影响内在质量，仅仅是不好看。

4 齿圈选择氮化或软氮化以及缓冷主要是为了解决变形，要从这个思路去创新

2 问

    多用炉保护气氛做出的产品多多少少，都存在内氧化问题。有时候严重些，在当前设备的条件下，请问如何才能减少内氧化，需要从那几个方面着手呢？

    答一：1.提高设备的密封性

         2、提高渗剂的纯度

         3、提高淬火时冷却速度

答二：

    上面的同行讲的很好，设备、材料、工艺、淬火油冷速等全部涉及到。

我的理解：

    1 前清洗很重要，加工油残留带入炉中对齿轮内氧化影响很大。

    2 前清洗后烘干也很重要，可以结合脱脂／预氧化进行。这里大家注意所谓的预氧化温度不能太高，尤其是小模数齿轮（轿车、摩托车齿轮），预氧化温度高了反而非马层加重，与材料中Si等含量有关。

    3 多用炉通NH3是有效的，但前提是保证液氨气化后的除水效果，否则，结论就相反了，但除水的确比较困难。连续炉是不能通氨的，独立保温室炉子除外（爱协林结构）。

   4 采用快速淬火油、提高冷速／搅拌很好，但齿轮变形解决不了是会被老板炒鱿鱼的。

3 问

4 0Cr材料的减速机齿圈用氮化好还是用氮碳共渗好？

       答：我个人觉得用软氮化（氮碳共渗）不但可节约时间，还不易生成脆性相，而工艺也不复杂．好处多多．但就我了解，类似工件还是用普通氮化的多，还有一家用氧氮共渗（540-580），出来的银白色很漂亮．还有个厂是直接滴氨水（570），这我都有点想不通，不过出来的工件也还好，就是颜色不好看．

4 问

齿轮不正火，碳氮共渗能达标吗？

     答：齿轮毛坯一般要进行正火处理：提高切削性能，细化晶粒，减小随后热处理变形。但不能讲不正火就一定C-N共渗后不合格，不正火可能出现问题：－变形大；－组织粗大。很多农机齿轮和低成本齿轮毛坯就是锻打空冷后直接加工的。

5 问

    请大家讨论下齿轮碳与碳氮共渗的优劣比较？说明各工艺方法的好处，操作可行性，成本，等方面的优劣，并请大家把碳氮共渗的工艺、设备、工装提出来，大家相互参照讨论下

       答：渗碳和碳氮共渗哪个好？不能一概而论。1 氮氮共渗不出现缺陷的前提下耐磨性、表面硬度要高于渗碳，接触疲劳强度高于渗碳齿轮。有大量的学术论文报道。2 碳氮共渗容易出现“三黑”致命缺陷，工艺过程对设备要求很严格。在国内碳氮共渗与渗碳在井式炉中应用非常普遍，但要注意关注“三黑”并解决的的不多，与生产产品要求不高有关，在齿轮行业就要求很严。3 浅层零件（0.15-0.5mm）多采用C-N共渗，表面硬度容易达到。4 井式炉、多用炉后期通氨进行碳氮共渗目的是为了解决非马层深超标问题，与中温碳氮共渗工艺有区别。5 连续推盘线不推荐采用碳氮共渗，我个人观点弊大于利，容易造成沿晶非马超标。6 同样的服役条件，碳氮共渗层深要比渗碳的浅一些为好。因此，比较节能应该大力推广，国外也如此，这就需要我等同行在“三黑” 控制上做得更好。7 在重载齿轮／构件上，渗碳淬火仍然是绝对首选工艺。

6  问

    渗碳齿轮所用材料大都是含碳量小于0.25%的低碳钢或低碳合金钢，一般采用正火或等温正火工艺进行预处理，加工过程中常遇到因金相组织中含有大量铁素体，硬度较低而导致拉、插齿加工时粘刀、不断削以致擦伤加工面或使加工面起毛；或者因组织中出现粒状贝氏体，硬度较高而导致刀具崩刃或刀具损耗快。不同金相组织、不同硬度对不同切削加工方式（如车、拉、插、滚、剃等）的加工性能是不同的，球状组织对车加工最有利；片状珠光体对拉削加工最好；如20CrMnTi钢，正火组织为铁素体+珠光体，硬度为156~209HB时，滚、剃齿加工性能良好，但会出现拉齿加工困难现象，而采用调质处理，金相组织为回火索氏体+铁素体，硬度为180~220HB时，其车削性能好，而插齿加工性能又差、且效率很低。究竟什么样的硬度、组织最适合各种切削加工性能，希望大家都来参与讨论。

     答：渗碳钢的加工性能主要表现在滚、剃、拉削上，车削一般不是问题，硬度控制与机床、刀具和加工习惯有很大关系，不能一概而论。1 滚齿、螺旋铣齿毛坯硬度要求与模数有很大关系，小模数硬度高一些170－190HB，大模数（m=4.5以上）硬度低一些150－175HB。2 硬度虽然重要，但金相组织也很关键，许多厂子不大注意这一点，对硬度要求多一些。金相组织中等轴状P+F切削性能最好。出现粒贝最差，但实际生产中往往有误区。这主要是因为出现粒贝硬度高，新刀切削光洁度好（容易产生误区的地方），但寿命很短没太注意。3 渗碳钢除了挤压成型或冷摆碾外，一般不能进行球化退火或调质处理得到球状组织，因为球状组织滚、剃加工性能很差。

 7问

 如何检查甲醇、丙酮的含水量？

      答：最简单的方法是把甲醇和丙酮装在烧杯中燃烧，烧到最后杯底所剩的就是水分。但这也只能是大概的检测方法，具体要得出多少水分含量还需专业的仪器来检测。。。如果怀疑甲醇和丙酮有水分可以定期把装甲醇和丙酮的容器的底部放点掉（水的比重重，存在底部).....供参考。1 ，用醇度计（密度计）直接测量密度，但甲醇的不好买，可买乙醇的；用乙醇密度计直接测量分析甲醇的密度，记下位置，再测工业甲醇的，相对比较。2 ，用燃烧法也很好，但要注意燃烧时要用重物将烧杯压到冷却水中，保证甲醇中的水不要蒸发。

8 问

冷挤压渗碳处理后的局部粗晶组织产生原因？

 答：

   1 粗晶问题出在冷挤压后的加热或者渗碳加热上，由于形变量大小适中，造成恢复再结晶产生了粗晶。

   2 与渗碳温度高低没有直接关系，不是渗碳过热造成的。

9 问

   最近,我们公司接到一批外国的产品,在热处理(渗碳淬火)后,发现渗层表面有0.02~0.03的非马组织,以前没有注意.是不是**的多用炉上的平衡空气有关系?

  答：

   1 渗碳气氛中都含有微量的氧气O2，［O］进入工件中会与合金元素Si、Cr、Mn、Ti等形成氧化物。并且在渗碳温度和正常碳势下，这种内氧化的热力学条件是自发的。

   2 由于晶界是缺陷集聚的地方，［O］容易扩散，速度快，所以在有限时间内都是晶界氧化，简称为内氧化

   3  固溶在钢中合金元素主要是为了提高淬透性，由于内氧化的发生，造成了局部固溶合金元素的贫化，降低了淬透性，在淬 火时造成晶界处产生非马组织

   4  非马组织的本质是淬火过程中形成的大量托氏体（屈氏体）＋少量贝氏体。轻微时沿晶界呈现黑网，严重时黑网加宽甚至呈现黑带

   5  国内一般考核非马深度，但国外公司除要求深度外，对形态有要求，一般不允许出现黑带。

 10问

   什么叫易切削钢，可以淬火强化吗?

答：

   1、 易切钢现在应用行业非常广泛，易切钢顾名思义是为了提高切削性能和表面光洁度而发展起来的，最终是降低加工过程中的制造成本。  

   2、 易切钢都存在各向异性，对钢的使用性能均有影响。但为什么广泛得到应用哪？要具体问题具体分析，在保证使用性能的前提下，会明显降低加工成本，价值工程推广意义重大。  

   3、 易切钢和普通钢一样，可以进行各种目的的热处理。但有一种就是“非调质易切钢”一般不进行热处理。   

   4 、易切钢在夹杂物（硫化物）的验收上要注意；在锻打温度上要控制的更严格一点。

11 问

齿轮渗碳淬火后是否还能检测毛坯的材料缺陷？

    答：变形检查：

   1 建议通过检查心部组织、晶粒度判断正火好坏？混晶否？

   2 垂直分模面检测锻造流线分布是否合理？

   3 夹杂物可以检测，但其他材料缺陷不好检测了。

  12问

 表面碳氮浓度的高低如何判断？

  答：

13问

    我们用20MnCr5材料的齿轮轴进行渗碳处理,淬火回火后检测,发现残奥总是在30%以上.请问各位有否做过20MnCr5的渗碳处理?结果如何?能有具体的方法降低残奥的含量吗?

 答：

1、Mn-Cr钢渗碳淬火后残奥高的问题控制比较简单，将扩散碳势控制在0.70%较好。

2、Mn-Cr钢的共析点碳含量为～0.68%.

3、控制残奥除了淬火温度、碳势、油的冷速、材料本身因素外，实际生产中需要注意几点：（个人观点）

 扩散碳势与工件形状（等效为淬透性）有很大关系，需要试验摸索，EX. 齿轮轴如果外径较粗，模数小，就容易出现杆部硬度低而齿部层深超差并且伴随齿顶角残奥超差。两个问题同时解决起来就非常矛盾。就需要找到合理的扩散碳势和扩散时间。

14  问

   渗碳齿轮所用材料大都是含碳量小于0.25%的低碳钢或低碳合金钢，一般采

10.9级螺栓镀铬后会有氢脆危险吗，需要祛去氢吗？

  答：

1 电镀都会产生氢损伤，即使用了所谓的缓蚀剂。

2 最为10.9级高强度螺栓更应该去氢处理。

3 轮胎螺栓反复承受冲击载荷（拆卸），如果不进行去氢处理，很容易引起延迟开裂。

15问

氮化与软氮化有什么区别？

    答：

   1、 氮化就是（纯）渗氮处理，习惯上也叫硬氮化（为了区别软氮化）。

   2、软氮化是习惯叫法，常见的就是“氮碳共渗”，我个人观点：加氧氮化、CO2+NH3氮化等都应该叫做“软氮化处理”。

   3、软氮化之所以叫“软”，主要是由于C、O等渗入ε相层，降低了ε相层的脆性。

   4、氮化处理也有许多新工艺，以气体氮化为例：一段、二段、三段氮化；奥氏体（状态下）氮化；纳米（处理状态下）氮化..............。

16问

   渗碳淬火件心部组织对性能的影响

   答：

  1、 对于渗碳淬火件心部铁素体问题，学术上有争议。

     主要表现在：

      1.1 铁素体对于性能的影响要看零件的服役条件来决定，正像2＃所说，直接影响心部硬度，也即心部强度。例如：国外齿轮标准往往仅要求心部硬度，而对于铁素体量不做规定。

      1.2 但也有许多（企业）学者认为，铁素体的出现表征了热处理工艺不当，尤其淬火温度存在不良。

      1.3 出现铁素体和心部硬度矛盾的主题是“钢材原始碳含量、淬透性和硬度要求的矛盾”，这一点国内企业往往不注意（也有成本问题）。比如要求心部硬度上限40HRC小零件，采用15CrMoH就不存在问题，但小零件你用20CrMoH就可能存在问题。为了满足心部硬度，就会出现铁素体。

  2、楼主的零件“活塞销”是个例外，一般不允许出现铁素体，同时对于表面残奥也应该严格控制，这主要是活塞销服役条件决定的，他的失效主要是内孔失稳，疲劳裂纹首先在内表面产生，因此，服役时刚性很重要，尺寸也很重要（半浮结构配合）。由此推断不能出现铁素体了。

17问

   最近发现，Cr-Mn-Ti系列齿轮钢在渗碳后距离表面2.0mm左右的位置出现组织异常粗大，不知道是什么原因，渗层要求是1.6-2.0mm，还有，表面渗碳后能使得表层的组织细化，原因是什么？

答：

  1 如果不是冷挤压齿轮，出现这样的情况应该是正火没有消除混晶现象。2 如果是冷挤压齿轮，这种现象很常见。属于回复再结晶后的晶粒异常长大问题，渗碳前正火吧。

18问

渗碳淬火后黑色组织是指晶间的内氧化造成的还是有其他的原因呢？

   答：

       1 渗碳淬火后出现的黑色组织主要原因之一是内氧化造成的。

2 还有一种常见的原因就是固溶在A中的合金元素析出（贫化），造成工件表面淬透性下降从而引起黑色组织的加重。典型案例就是合金渗碳钢渗碳淬火前短时间通氨解决非马问题，由于通氨不当反而造成非马加重（主要原因是氮化物的析出贫化了固溶在A中的合金元素），因此，通氨解决非马具有两重性，很多人忽略或从机理上不明白。

3 黑色组织本质是托氏体＋少量贝氏体（也就是非马组织），因此，引起淬火时淬透性下降的因素都会直接影响黑色组织的产生和数量（淬火温度、淬火油的冷速、油的搅拌流速、工件尺寸效应等等.........）。这一条大家好理解,都清楚。。

19问

“BH催渗”的利与弊

   答：ＢＨ催渗剂的２大功效：

①　在同等工艺温度下对提高渗速作用明显，我们在一汽嘉信五区推盘线上节约时间在１８－２0％。（连续工作１８个月统计）

②　降低炉温，减小变形作用也较明显。在保持原渗速情况下，炉温可降低２0－３0℃，我们在丰东类型的炉子上连续用过６个月。

   但ＢＨ也是有缺点的。

   例如：容易造成絮状炭黑（是不是絮状炭黑没有经过研究，个人叫法）挂在炉子死角；

   大家关心的对耐热钢腐蚀问题，好像不明显，我们的推盘线导轨１８个月也没有明显腐蚀（正常磨损存在）。

BH催渗不适用浅层和对残奥严格要求（直淬小于5%残奥）的产品。

　BH催渗刚开始是一个缓慢作用的过程，不是加一袋进去立竿见影，需要大约三天时间才能达到正常，停用时也是一个缓慢减弱过程，大约持续3-5天。

20问

关于渗氮和碳氮共渗零件表面出现脱皮问题

  答：

21 问

    请问球笼保持架的多用炉渗碳工艺   材料20CrMnTi的,表面硬度58~62，硬化层0。95~1。15（HV550）心部硬度要求36~44所有组织都要在1~4级，要求4楼摔下来不开裂。师傅们多多指教了。有在做这种产品的朋友帮帮忙！

答：

1、球笼保持架做好应采用中冷渗碳淬火工艺，生产比较稳定。

2、工艺类似于活塞销。3表面硬度、硬化层深度、心部硬度等按照图纸就行了，关键是：用多用炉用中冷工艺；其他炉型可采用二次淬火。目的是细化晶粒和消除残奥。

 22 问

  42CrMo4+HH中的HH代表什么？

答：

  1、 42CrMo4+HH中的ＨＨ表示上２／３淬透性带宽。

  ２、同理“ＨＬ”表示下２／３淬透性带宽。

  ３、中国的淬透性表示方法和德国一样，都是这样规定的。但现在齿轮协会又高了几个Ｈ１、H2。。。。。H6，其目的都是一样，限制淬透性的带宽和范围。

23问

    渗碳钢锻后正火后实际奥氏体晶粒度对后续渗碳淬火后的晶粒度有影响吗？

  答：

这个问题有点复杂，锻造后正火的晶粒度对随后的渗碳淬火晶粒度是否有影响，要从2个方面考虑：

1、锻造后正火组织中是否有较大面积的“非平衡组织，例如：粒贝”，如果有，就有可能造成渗碳淬火后局部粗晶（产生了组织遗传）。

2、如果正火后组织为P+F，虽然P晶团较粗大，但渗碳淬火后晶粒仍然会细化，不产生粗化。渗碳淬火后的晶粒度与原始组织状态有关系，原始组织晶粒大小可能与原正火加热时的原奥氏体晶粒大小有关联。通俗的理解：如果正火后得到的组织没有非平衡组织。则渗碳淬火加热时晶粒会被细化（不考虑渗碳温度超高的影响），如果正火得到非平衡组织，则渗碳淬火加热时可能出现组织遗传而造成晶粒粗化。

24问

晶粒大小同淬火加热温度有何关系

 答：

 一般而言，晶粒越细小，断裂抗力越高，淬裂倾向越小，相反晶粒粗化，断裂抗力下降，断裂倾向增大。晶粒大小同淬火加热温度和淬火保温时间有直接关系。加热温度升高或保温时间增长，均能使晶粒粗化，因而增加淬裂倾向

25问

  在含氢气氛中加热为何会引起裂纹

  答：

  氢有很大的易动性，易被钢中的所谓“陷阱”捕捉。钢中夹杂物、疏松等内部缺陷可能成为“陷阱”。夹杂物等缺陷受载时的应力集中与氢含量高这两个条件的叠加易使氢致裂纹优先产生。产生氢脆一般必须具有三个基本条件：

  1）有足够的氢。

  2）有对氢敏感的金相组织。

  3）有足够的三向应力存在。如气体渗碳，碳氮共渗的工件产生装配断裂、放置开裂和使用过程断裂等现象。