碳氮共渗常见的缺陷与对策

缺陷名称：粗大碳氮化合物

危害：表面剥落和开裂

缺陷产生原因：

1．  表层碳氮含量过高

2．  共渗温度过高，表层出现密集的粗大条块状碳氮化合物

3．  共渗温度过低、炉中氮势过高，表层出现连续的网状碳氮化合物

对策：

1．  严控炉气碳势和氮势

2．  气体共渗初期严控氨的加入量

缺陷名称：黑点

危害：使弯曲疲劳强度下降50%，接触疲劳强度下降5/6，耐磨性降低

缺陷产生原因：

多发生在离表层40μm处的孔洞

1．  共渗初期炉气氮势过高

2．  渗层中氮含量过高

3．  共渗时间较长，碳浓度增高，发生氮化物分解

4．  脱氮过程，原子氮变成分子氮而形成孔洞

缺陷名称：表面黑带

危害：使弯曲疲劳强度下降50%，接触疲劳强度下降5/6，耐磨性降低

缺陷产生原因：

出现在距表层0~30μm的范围内

1．  形成合金元素的氧化物、氮化物和碳化物等小颗粒

2．  奥氏体中合金元素贫化，使淬透性降低，形成托氏体、贝氏体组织

缺陷名称：黑色网

危害：使弯曲疲劳强度下降50%，接触疲劳强度下降5/6，耐磨性降低

缺陷产生原因：

在黑带内侧一定区域内，碳氮沿奥氏体晶界扩散，在晶界形成MnTi等元素的碳氮化合物，使晶界附近奥氏体中合金元素降低，淬透性降低，形成托氏体

对策（黑点、表面黑带、黑色网）：

1．  表面渗层中氮的质量分数≤0.4%

2．  炉子密封，防漏气

3．  氨气要干燥

4．  加速排气（甲醇裂解），排气阶段氨不宜过多，否则NH3和CO、CO2、O2发生化学反应生成水蒸气，提高炉内氧势，内氧化加剧。氮气体积分数为0.1%时，会形成托氏体网

5．  适当提高淬火加热温度，共渗后尽量不要空冷，防止脱碳、脱氮

6．  共渗温度不宜低于820ºC，使煤油分解不充分，排气速度慢，炉内氧化性气体多

7．  出现黑色组织可以重新加热，快速淬火，消除之

8．  Cr、Mn、Ti钢在吸势式气氛中碳、氮共渗会出现内氧化，因为它们与氧亲合力大

缺陷名称：过渡区黑带

危害：使弯曲疲劳强度下降50%，接触疲劳强度下降5/6，耐磨性降低

缺陷产生原因：

过渡区锰形成碳、氮化合物后，使奥氏体中Mn、C、N都降低，淬透性降低，出现托氏体

对策：重新加热淬火

缺陷名称：表面形成壳状化合物

危害：极脆降低工件承载能力

缺陷产生原因：

1．  共渗温度偏低

2．  供氨量高或在正常温度下共渗介质的碳氮浓度过高

对策：

1．  适当提高共渗温度

2．  后期应适当降低供氨量

3．  控制炉气碳、氮浓度

缺陷名称：表面脱碳

缺陷产生原因：共渗介质不足或炉罐漏气

对策：调节渗剂的通入量及搞好各环节的密封