关于渗碳过程中的晶界氧化问题

HT777

怎样尽可能减小渗碳过程中的晶界氧化？[i=s] 本帖最后由 玉米清阁 于 2009-12-7 21:40 编辑 [/i]

热处理技师

渗碳温度不高不会出现晶间氧化。

marsway7279

減少co2的含量!

husongping

晶间氧化是不可避免的，只是程度的不同。不知你用什么设备？减少炉子漏气，减少介质的氧含量，尽可能高的强渗碳势，不要做中温预热都是减少晶间氧化的有效方法。

孤鸿踏雪

晶界氧化  是在利用含有微量H2O和CO2的RX气体（商品名称，标准成分的40%H2+40%N2+20%CO）进行渗碳时因H2O和CO2与钢发生反应而在晶界形成氧化物的一种现象。钢中的铬和锰极易被氧化，当氧从钢的表面侵入时，晶界附近的铬和锰便较其它元素优先扩散至晶界与氧结合而形成氧化物。当然，在钢的表面上也同样形成氧化物。在显微镜下观察时，晶界氧化物呈网状分布。晶界氧化的深度与渗碳时间有关，一般为0.01~0.02mm左右。
      内氧化  热处理过程中，介质中生成的氧沿工件表层的晶界扩散，发生晶界合金元素的氧化过程。
      由此可见：晶界氧化和内氧化其实只是相同的！只不过前者特指渗碳过程，而后者则指普通热处理过程所发生的晶界氧化。

zhang

回5楼：
（商品名称，标准成分的40%H2+4%N2+20%CO）
N2应是40%，少写一个零。

天山雪莲

5#楼说的对：
    是的，看来专家误写了。

888888

在正常的渗碳工艺和温度下合格的材料是不会出现晶界氧化现象的

孤鸿踏雪

感谢6#楼（zhang）的提醒和指正，同时感谢版主题我编辑！

心情

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’更轻易氧化），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，假如把‘氧势’降得很低，达到使那些轻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，造成氧化物四周的该合金元素‘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，这些对钢的疲惫寿命和耐磨性有相当明显的损害。

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，可以完全避免内氧化问题的发生。
可控气氛下的渗碳和碳氮共渗，无法完全避免内氧化的产生，尤其对于含Cr量较高的钢种，特别容易出现。

控制内氧化厚度的方法：

1，  提高碳势，降低氧势

2，  充分换气，减少进炉后带入的氧气量

3，  升温段不控制碳势，只同基础气，关空气

4，  提高淬火冷却速度

5，  热处理后抛丸、磨齿，去除氧化区。