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16MnCr5 鋼是德國鋼種,主要用于大眾汽車的齒輪制造,某零件用熱軋球化退火鋼帶16MnCr5,厚4mm,滲碳淬火后表面硬度要求大于700HV3，但在實際生產(chǎn)過程中采用的滲碳氣氛為滴注式氣氛，表面硬度低于700 HV3。本文分析了在原材料合金元素Mn,Cr含量高的情況下，如何合理選配滲碳溫度、滲碳碳勢、淬火溫度、淬火碳勢,通過改善熱處理后表面殘余奧氏體的量來保證零件表面硬度大于700HV3。

實驗材料的化學成分見表。要求滲碳淬火后表面硬度>700HV3 ,表面組織只允許存在10%的殘余奧氏體。熱處理設備的BBH-600預抽真空多用爐;滲碳溫度880℃ ,碳勢:1.15%直接淬火。經(jīng)此工藝處理后,表面硬度660~690HV3 ,表面組織中存在約20%的殘余奧氏體。

表面組織的驗證

熱處理后表面硬度低,通過PFMER分析,可能原因是熱處理后表面殘余奧氏體多。經(jīng)檢測金相組織,表面存在約20%的殘余奧氏體,為驗證熱處理后表面組織殘余奧氏體的真實性，通過冷處理和高溫回火處理來驗證。冷處理使殘余奧氏體在0℃以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;零件滲碳后,在680 ℃左右進行長時間的高溫回火，使奧氏體分解為珠光體,然后再低溫(750~780℃)淬火。

深冷處理

先進行深冷處理,在-180 ℃保溫120 min;然后在多用爐中進行低溫(200 ℃)保溫120 min回火。熱處理后重新檢測硬度和金相組織，硬度在770HV3以上,表面組織中不存在殘余奧氏體。

高溫回火處理

先用井式爐進行退火,650U 1米 nA陽爐降溫,降到250℃左右出爐空冷;然后在多用爐中于780℃保溫90min后直接油冷。熱處理后重新檢測硬度和金相組織,硬度在730 HV3以上,表面組織不存在殘余奧氏體。根據(jù)以上分析得,由于長沮1社社一留奧氏體,引起零件表面硬度低。

殘余奧氏體過量的原因分析

引起殘留奧氏體過里的上入奧氏體中,提高金元素過多。如Cr ,Mn等元素溶入奧氏體中,提高了奧氏體的穩(wěn)定性,使?jié)苫鹗疿大和?？轁B層碳的質(zhì)量分數(shù)過高。滲碳氣體碳勢過高和滲碳溫度偏高,使溶入奧氏華十的—n'留奧氏體量增多。由于原材料的化學版1地風書變表面組理選擇滲碳溫度、淬火溫度、爐內(nèi)碳勢來改變表面組織,降低殘留奧氏體量,使表面硬度達到技術要求。