渗碳的内氧化

651225005

钢渗碳时产生内氧化缺陷，请帮助分析一下产生内氧化的原因，有什么预防或处理方法？

sdust

下面的帖子供您参考，以后在求助的时候尽量先在论坛搜索一下，看看论坛有没有。
http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=10891&extra=page%3D1

问学

我人为是在渗碳开始时由于炉体内氧气没有完全排放干净,造成后来渗碳表面有碳层,而里面却是氧化层/

天天小非

你的问题真的很难，现在对于渗碳产品表面出现黑色组织就有几种分歧的观点，其中现在最赞同的就是内氧化观点。至于产生内氧化的原因现在的观点都不统一。

hezj

关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知识较深、有实践经验的同行朋友来说，是一个熟知的题目；而对初涉这个问题的朋友，就不大明白‘氧化’和‘内氧化’的区别了。下面，用通俗一点的语言说一说这个问题到底是怎么一回事，解决此问题的难点在哪里？
    气体渗碳发生内氧化的问题，简单地说：渗碳气氛中有一定的‘氧势’（这个氧势来自CO2和H2O），这个‘氧势’足够低才能渗碳，氧势越低则碳势越高。在通常受控的炉气碳势范围内，除了碳向钢中扩散以外，还有气氛中的‘氧’也向钢中扩散，由于氧势并不高，对铁元素来说已处于还原状态的环境中，也就是说，对‘铁’来说不会发生氧化，此时的‘铁’保持着本来的面貌（金属本色）；但对钢中所含的某些合金元素来说，例如Cr、Mn、Si等，由于发生氧化的‘氧分压’很低（即比‘铁’更容易氧化），也就是说，此时气氛中的‘氧势’仍然相对较高，出现了被氧化的化学反应。这些合金元素的氧化不仅发生在晶粒边界，而且也发生在晶粒内部。前者称为‘晶界氧化’，后者叫做‘内氧化’，时间越长，透入的深度越大。这种‘铁’没有发生氧化只有‘某些合金元素’被氧化的所谓‘内氧化’现象，在渗层较厚的气体碳氮共渗中同样存在。                                                  
    在常用的渗碳气氛中，如果把‘氧势’降得很低，达到使那些容易被氧化的合金元素也不发生氧化的水平，而此时气氛的‘碳势’又将升到很高的数字，造成‘碳势’超出控制范围而失控现象。这种此消彼长、顾此失彼的矛盾现象，就成了解决问题的难点。
    钢中的上述合金元素，表面层发生氧化后，造成氧化物周围的该合金元素‘贫化’，致使奥氏体的稳定性（淬透性）下降，在‘渗碳－直接淬火’的工艺下，出现索氏体一类非马氏体组织，即所谓‘黑色组织’，使表层硬度下降；黑色组织的出现还会改变渗碳层的内应力分布，这些对钢的疲劳寿命和耐磨性有相当明显的损害。
    在永无休止地追求好上加好和利润最大化的现代化生产中，这个问题就成了冶金－热处理行业高度关注的问题之一。早期的解决（而今仍然沿用）的方法，是采用高碳势渗碳－淬火后磨去表面的过共析层（顺便解决尺寸精度问题），或者对已经出现内氧化层的工件采用二次加热加快冷却速度的方法淬火。但这样就增加了生产成本 。   
    随着科学技术的发展，现在，采用‘渗碳－直接淬火’工艺方案并作为最后工序（即后面不再对渗碳表面进行加工即成为成品直接投入使用的制造方案）越来越多，除了选择内氧化倾向低的钢种、调整炉气成分、优化渗碳工艺和选择高速淬火油等措施，力求减少黑色组织的层深以外，还采用表面喷丸强化来补救。
    近几年兴起的低真空渗碳方法，还有渗剂中加入稀土的报道，据称可以完全避免内氧化问题的发生。关于这个问题的论述，这个论坛中有好多相关资料和回帖，只要细心一点就可以找到。
    不对之处请指正。

姗驰

这篇心得写的非常好,精辟简洁,实际回答了1楼的问题,希望能常看到这样的好文.
黑色组织是表象,内因是合金元素发生了内氧化,外因是冷速太慢
可控气氛渗碳其气氛中H2O、O2、CO2等氧化气氛与CO等渗碳气氛是达到化学平衡的，因此不能完全避免氧化气氛的存在
选择内氧化倾向低的钢种可能是很重要的措施了，含Mo纲据说黑色组织出现得比较轻微，是否其氧化的‘氧分压’很高（即比‘铁’更不易氧化）？

zhaodelai321

原帖由 hezj 于 2007-12-4 11:38 发表
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知识较深、有实践经验的同行朋友来说，是一个熟知的题目；而对初涉这个问题的朋友，就不大明白‘氧化’和‘内氧化’的区 ...

这篇文档太好了,加50分.本人受益非浅啊!

hll88613

hezj 发表于 2007-12-4 11:38
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知 ...

好文，对菜鸟的我帮助很大呀

cailiaowang

一般的来说 氰化处理更容易发生内氧化，尤其是氮含量偏高的情况下。
渗碳的时候内氧化还是很少见的

uu263

hezj 发表于 2007-12-4 11:38
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知 ...

谢谢前辈深入浅出的介绍。
请教一下下面这个金相有内氧化吗？ 45# 多用炉调质。

uu263

天天小非 发表于 2007-12-3 20:24
你的问题真的很难，现在对于渗碳产品表面出现黑色组织就有几种分歧的观点，其中现在最赞同的就是内氧化观点 ...

小非专家也请劳烦看一下。上图。

uu263

天天小非 发表于 2012-3-14 15:34
45#钢调质过程出现内氧化的几率太渺茫了。
但是在产品锻造过烧的情况下出现内氧化的几率大大增加

谢谢小非
此零件无锻造工序，且表面都经过了加工。只是放在多用炉调质了，有的同事说这张金相有一点晶界的内氧化，我看得不是特别清楚，所以请专家辨别一下。

天天小非

uu263 发表于 2012-3-13 17:13
小非专家也请劳烦看一下。上图。

45#钢调质过程出现内氧化的几率太渺茫了。
但是在产品锻造过烧的情况下出现内氧化的几率大大增加

muvon

天天小非 发表于 2012-3-14 15:34
45#钢调质过程出现内氧化的几率太渺茫了。
但是在产品锻造过烧的情况下出现内氧化的几率大大增加

10楼图片 沿表面晶界有几条黑色的东西， 那是内氧化吗？

专家不吝指点 谢谢

muvon

hezj 发表于 2007-12-4 11:38
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知 ...

谢谢专家这么耐心的解答。

这里再请教下专家，在用多用炉进行的调质或淬火中，一般为了达到无脱碳增碳无氧化，往往设置CP值接近于所处理零件的碳含量，例如处理45#钢淬火，设置CP0.5。 但是在这样的气氛中碳势不高，那么氧势就高了。那是否意味着无法避免零件表面脱碳氧化？

对于脱碳我还想多请教一下，假如气氛的碳势高于零件的碳含量，那意味着至少不会脱碳，但是假如如上所说发生氧化，那是否会伴有脱碳？因为一般来讲氧化脱碳总是一起讲的。

期待专家的答疑解惑。谢谢

zhuangxinxing

学习了，对我这个菜鸟来说非常有用

shijiansong

hezj 发表于 2007-12-4 11:38
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生‘内氧化’的问题，在本论坛中再三的被提出列为一个问题，这对于热处理理论知 ...

非常感谢，对我们这些刚进入热处理行业的新手来说，受益匪浅，谢谢