低碳钢及低碳合金钢表面热处理

机械产品中80%以上零件的报废是由于表面失效造成的，而真正因材料整体强度不足产生断裂或变形的零件失效所占的比例很小（事实上，许多零件发生破裂，其裂纹也首先是从表面产生的）。因此，提高材料表面耐磨性、耐蚀性、抗疲劳性能及强度，是延长 零部件使用寿命、合理配置性能、保证系统稳定性的关键。因此，表面热处理技术，得到了人们的极大关注，发展很快，对各类构件的性能的提高发挥着越来越重要的作用。 

渗层深度一般为0.1~1.5mm，属中等深度，主要用于表面硬化。表层组织为（马氏体+碳化物+残留奥氏体），表层应力状态为高残余压应力。经淬火后，表面硬度可达58~65HRC，心部硬度一般为30HRC左右，具有良好的耐磨性，有好的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度、抗 粘着咬合能力及较高冲击韧性。热处理变形倾向较大，但不易开裂。本工艺适用钢材为低碳钢和低碳合金钢，如15、20、12CeNi3、20Cr2Ni4、20Cr、15CrMo、20CrMo、20CrMnTi等及铁基粉末冶金材料，主要用于表面要求耐磨、耐疲劳，而心部韧性好的重载荷零件。本工艺所用钢材成本较低或中等，设备投资较高。本工艺渗层较浅，一般为0.1~1.0mm，大多用于表面硬化。表层组织为（碳氮化合物+含氮马氏体+残留奥氏体），表层为高残余压应力状态。淬火后，表面硬度达60~65HRC，耐磨性较高，有良好的接触疲劳强度和良好的弯曲疲劳强度及好的抗咬合能力和好的冲击韧性。

热处理变形倾向及开裂倾向同渗碳淬火工艺。本工艺适用钢材为低碳钢、低碳合金钢、中碳合金钢及铁基粉末冶金材料，如中碳合金钢40Cr、35CrMo、42CrMo等，低碳钢、低碳合金钢及铁基粉末冶金材料同渗碳淬火。主要用于表面要求耐磨、耐疲劳，而心部韧性好的 中载荷零件。本工艺渗层较薄，一般为0.1~0.4mm，主要用于表面硬化。表层组织为（氮碳化合物+含氮固溶体），表层为高残余压应力状态。渗氮后，表面硬度一般为800~1200HV（63~71HRC），耐磨性很高，同时具有良好的接触疲劳强度、良好的弯曲疲劳强度、良好的抗咬合能力及较好的冲击韧性。氮化处理变形倾向及开裂倾向很小。渗氮后的零件，一般不再进行加工。特殊情况下，只能进行加工量很小的精磨。本工艺适用材料为中碳合金渗氮钢及球墨铸铁，如38CrMoAl、3Cr13、35CrMo、42CrMo、20CrMnTiT、QT600-3等。主要用于表面耐磨性要求很高的重要零件。  

渗层的化合物层一般为0.005~0.020mm，主要用于表面硬化。表面硬化层组织为（表面碳氮化合物层+内部氮扩散层），表面为高残余压应力状态。氮碳共渗后，表面硬度一般为500~800HV（50~63HRC），耐磨性较高，接触疲劳强度和弯曲疲劳强度较好，抗咬合能力最好。氮碳共渗处理变形倾向及开裂倾向很小。氮碳共渗处理，一般都是最后工序，不允许再经加工。根据选用频率不同，硬化层范围为0.8~50mm，主要用于表面硬化。表面组织为马氏体，表层为高的残余压应力状态。表面硬度可达55~65HRC，具有高的耐磨性，好的接触疲劳强度，好的弯曲疲劳强度和较好的抗咬合能力。变形及开裂倾向较小。感应淬火后，一般都要经过磨削加工。火焰淬火的表面硬化层一般在1~12mm，主要用于表面硬化。表层组织为淬火马氏体，表层为高的压应力状态。表面硬度可达55~63HRC，表面耐磨性高，具有好的接触疲劳强度，好的弯曲疲劳强度和较好的抗咬合能力。淬火变形及开裂倾向较小。火焰淬火后，一般都要经过磨削加工。本工艺适用材料为中碳钢或中碳合金钢。主要用于表面要求耐磨的零件。