钢的碳氮共渗组织及检验 碳氮共渗工艺使零件表面具有良好的抗咬合性特点,共渗处理温度低于渗碳,可直接淬火使零件变形小,氮元素的渗入可提高耐腐蚀性,故应用范围广泛。500-600℃低温条件下主要以氮元素渗入为主,碳渗入极少的工艺称作氮碳共渗或软氮化。760-860℃条件下,碳、氮渗入比例适中的工艺称作碳氮共渗或氰化。
一、碳氮共渗层显微组织 (一)碳氮共渗后缓冷组织 08、10、20钢等常用做碳氮共渗零件。正常碳氮共渗后的缓冷显微组织由表面向内共分三层。 第一层为最表层,是几个微米厚度的富氮区,即白亮的ε相。 第二层是由碳浓度增高形成的共析珠光体层,并固溶着一定的氮,即显微组织观察到的黑色组织。 第三层是亚共析的过渡层,出现了铁素体。 (二)碳氮共渗并淬火回火后组织 碳氮共渗后直接淬火其渗层的显微组织与渗碳淬火组织相似,也是针状马氏体加残留奥氏体,但由于氮的渗人故应称为含氮马氏体。由于碳氮在表层的浓度增加,则有小块的碳氮化物呈白色条块状存在。当碳氮比例不适当时,则出现断续的网状黑色斑点,这是晶界内氧化导致的氧化物。 心部组织主要是以低碳马氏体为主,有时会出现托氏体、贝氏体。零件含碳不同,其铁素体含量也不同,08、10钢铁素体含量大,20钢铁素体含量少。
二、碳氮共渗层深度的测定 (一)金相法 对经760-860℃共渗处理的零件,缓冷后是平衡组织,渗层深度就是上述三层显微组织厚度之和。共渗后直接淬火的零件,其深度从表面测到有托氏体与基体明显交界处。 在薄层碳氮共渗零件上,相关标准规定表层碳含量的质量分数不低于0.5%,氮含量的质量分数不低于0.1%。标准中列出针状马氏体及残留奥氏体级别图和板条马氏体级别图。心部铁素体含量也是重要指标,因此也列出无游离铁素体到70%大块铁素体的参考图。
(二)硬度法 共渗深度>0.3 mm时,硬度测量与前述《钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核》相同,≤0.3mm时,则用GB/T 9450-1988《钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定》评定,该标准规定不能适用硬化层与基体之间无过渡区的零件,取样方法可以是横截面、纵截面、斜截面和有槽斜截面。鉴于硬度压痕间的距离应不小于压痕对角线的2.5倍的规定,建议使用长棱锥形压头的努氏显微硬度,更能提高测量精度。
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