40Cr机床齿轮热处理工艺

1、40Cr机床齿轮热处理工艺目 录 1.毕业设计任务书-42.毕业设计说明书-41 概述-4 1.1 齿轮的工作条件分析-41.2 齿轮的选材要求-41.3齿轮的材料选择-62 热处理工艺-62.1 齿轮钢常用热处理工艺-6 2.2 齿轮材料的主要热处理特性-6 3 热处理工艺的设计-7 3.1 热处理变形-7 3.2 淬火变形的原因分析-73.3 最终热处理工艺-84 40cr介绍-8 4.1 40cr特性及用途-8 4.2 热处理工艺-94.3 40Cr的化学成分及临界温度-94.4 40Cr的性质-95 40Cr热处理工艺特性介绍-95.1 预备热处理-9 5.2 最终热处理-9 6 热处

2、理工艺的制定-106.1 退火工艺的制定-10 6.2 正火工艺的制定-106.3 淬火工艺的制定-106.4 回火工艺的制定-11 7 40Cr热处理冲击韧性与硬度-128 40Cr热处理金相组织分析-13 8.1 正火热处理-138.2 调质处理-139 机床齿轮-1410 变速箱齿轮-16 10.1 齿轮热处理概-17 10.2 40Cr齿轮热处理工艺设计-18 10.3 40Cr齿轮的热处理工艺设计-19 10.4 40Cr的正火工艺理论基础、原则-2010.5 40Cr的气体渗碳工艺理论基础、原则-2010.6 40Cr齿轮热处理常见缺陷的预防及补救方法-223.毕业设计总结-254

3、.参考文献-27 40Cr机床齿轮热处理工艺设计摘要：本文通过制定40Cr钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺，测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性，并进行材料的金相组织分析，确定40Cr机床齿轮的最终性能；运用了一套完整的热处理工艺；设计出了符合标准要求的40Cr机床齿轮。关键词：机床齿轮 ；40Cr ；热处理 1 概述1.1 齿轮的工作条件分析一对齿轮在运转工作时，两齿面啮合运动：(1) 因传递扭矩而使齿根部受到很大的交变弯曲应力；(2) 同时使齿面有相互滚动和滑动摩擦的摩擦力；(3) 在齿轮面窄小接触处承受很大的交变接触压应力；(4) 由于运转过程中的换挡、启动和啮合不均，使齿

4、部承受一定的冲击载荷作用；(5) 此外，瞬时过载、润滑油腐蚀及外部硬质磨粒的侵入等情况，都可以加剧齿轮工作条件的恶化。1.2 齿轮的选材要求齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的力学性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分的代替钢来制造齿轮。1.3齿轮的材料选择 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件，合理地选择和使用金属材料尤为重要。大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的力学性能、工艺性能和经济性要求三个方面：1.3.1满足齿轮材料的力学性能 材料的力学性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出

5、来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，心部要有一定的强度和韧性。1.3.2满足齿轮材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其力学性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透

6、性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。1.3.3满足齿轮材料的经济性要求 所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。我们可以从以下几方面考虑：从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件力学性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。从齿轮生产过程的耗费来考虑：采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样；通过改进热处理工艺也可以降低成本；所选

7、钢种应尽量少而集中，从而以便采购和管理；我们还可以通过改进工艺来提高经济效益，见图1所示。图1 齿轮零件图及实体图2.1 齿轮钢常用热处理工艺 2.1.1表面淬火 常用于中碳钢和中碳合金钢，如40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为4055HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高，耐磨性好。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。2.1.2调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如40Cr、钢等。调质处理后齿面硬度一般为220280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。 2.1.3正火 正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中

8、碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。2.2 齿轮材料的主要热处理特性2.2.1 淬透性 含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力，不同钢种接受淬火的能力不同。 淬透性不同的钢，淬火后得到的淬透层深度不同，从而沿截面分布的金相组织以及力学性能也不同。淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。全部淬透的工件通常表面残留着拉力，容易产生变形和开裂，同时对工作的疲劳性能也不利。设计时考虑要点：（1） 零件尺寸越大，内部热容量越大，淬火时零件的冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。所以，不能根据小尺寸的性能数据用于大尺寸零件的强度计算，而必须考虑钢

9、材的淬透性。（2）大截面或结构复杂的齿轮采用多元合金钢，保证足够而适当的淬透性，保证沿整个截面有良好的综合力学性能，同时，减少变形，防止开裂。 （3）对碳钢齿轮，由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸时，正火和调质效果相似，而正火可降低成本，不必要求调质。 （4）大模数高质齿轮由于受到钢材淬透性的限制，应当开齿后调质。 2.2.2 淬硬性 含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬

10、透性。2.2.3 过热敏感性 含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。2.2.4 回火稳定性 含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。2.2

11、.5 变形开裂倾向 含义：指钢在加热和冷却过程中产生热应力和组织应力，其综合作用超过钢的s或b而产生变形开裂的倾向。设计时考虑要点： 加热或冷却速度太快，加热和冷却不均匀都容易造成工件变形甚至开裂，因此： （1）设计齿轮时，在结构上应尽量避免尖角和厚薄断面的突然变化。 （2）采用缓和的淬火介质或淬火方法。2.2.6 尺寸稳定性 含义：指零件在长期存放或使用中尺寸稳定不变的性能。这对精密齿轮是很重要的。设计时考虑要点：引起尺寸变化的主要原因是内应力的存在以及组织中残余奥氏体的分解，因此，设计精密齿轮时，应当要求稳定化处理，如淬火后进行冷处理或低温时效。使马氏体趋于稳定，并减少内应力，以使齿轮尺寸

12、稳定。2.2.7回火脆性 含义：指钢在某一温度范围回火时所发生的冲击性降低现象。产生回火脆性的钢，不仅室温下冲击韧性较正常为低，而且使钢的冷脆温度大为提高。设计时考虑要点：合金结构钢在250400回火时引起冲击韧性及断裂韧性下降，这种现象一般称为第一类回火脆性。它不能通过热处理方法来消除，设计时应考虑到这一点。3 热处理工艺的设计3.1 热处理变形 最初热处理工艺在齿轮的渗碳淬火中，要做到完全不变形是不可能的。其变形主要是在渗碳淬火工序中发牛 ，主要受材料的淬透性 、锻造后齿坯的组织状态 、淬火温度、淬火介质和齿轮装夹方式等因素的影响。3.2 淬火变形的原因分析 在渗碳淬火之前 ，进行的前处理

13、不适当。即由于锻造后的退火奥氏体化温度低 ，坯料组织均匀化不充分 ，而且由于加热后的冷却速度缓慢 ，使铁素体增多，生成近似于带状和块状组织。因此，由于渗碳时的奥氏体化 ，就产生组织变化和内应力变化这些变化是产生淬火变形的原因之一。 对易产生淬火变形的齿轮 ，由于对下述问题注意不够 ，也会导致变形的发生 ：预热时的缓慢加热采用较低的渗碳温度；齿轮的装夹方式。 一般来说 ，相对于外径而言 ，在内径较小的情况下，没有采取对应措施 ，就会造成内径收缩。3.3 最终热处理工艺 在齿轮的渗碳淬火中，为了防止淬火变形 ，多采用压力淬火 ，但在品种多、批量小的周期式渗碳淬火中，由于效率低并且不经济 ，一般不采

14、用这种淬火。 综合上面分析 ，采取措施 ，对初始工艺进行改进 ，有效地防止了热处理变形 ： 调整渗碳淬火的前处理。前处理在粗加工后进行 ，940油淬成马氏体 ；淬火后在700温度下回火，进行球化处理。经过这种处理后，坯料组织能达 到预期的细化和均匀化，大大减少出现铁素体的带状组织和块状组织 ，从而降低比容变化引起的体积变化以及热应力引起的应变。综上所述 ，采取措施后 ，确定工艺路线如下 ： 锻造一 退火一 粗加工一 淬火回火一 轮齿加工一测定尺寸一气体渗碳淬火一测定尺寸。影响热处理变形的因素很多 ，如材料性能 、锻造后齿坯的组织状态 、淬火温度 、淬火介质和齿轮装炉方式等 ，因此找出合适的防止

15、变形方法是不容易的，但在我们详细的研究工艺过程中，可以发现解决问题的线索，从而找到合适的工艺，达到产品的设计要求，这也是我们此次研究的主要内容。 4 40cr介绍 40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到2860mm,油淬时可淬透到1540mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为174229HBS时，相对切削加工性为60%。4.1 40cr特性及用途 特性 ：中碳调制钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一

16、定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550570进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。 用途 ：这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬 火后用于制造具

17、有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。40Cr广泛用于机械制造，这种钢的力学性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，40Cr可以淬硬至4246HRC。所以如果需要表面硬度，又希望发挥40Cr优越的力学性能，常将40Cr表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。4.2 热处理工艺淬火工艺：40Cr淬火850,油冷；回火520,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度为5260HRC，火焰淬火能达到4855HRC。 氮化处理：40Cr属于

18、可氮化钢，其所含元素有利于氮化。40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度最高能达到7278HRA，即4355HRC。氮化工件工艺路线：锻造退火粗加工调质精加工除应力粗磨氮化精磨或研磨。由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部力学性能和氮化层质量。软氮化是活性氮化,现在比较常用的是气体氮化。 4.3 40Cr的化学成分及临界温度见表1 表1 40Cr的化学成分及临界温度 化学成分%临界温度CMnSiCrAc1Ac3A12A180.30.450.50.80.20.40.81.107438006937304.4

19、 40Cr的性质从铁碳合金相图来看，40Cr钢属于亚共析钢，缓冷到室温后的组织为铁素体珠光体；从钢的分类来看，40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，总体的使用性能较好，即具有良好的综合力学性能；40Cr钢可用于制造机床的主轴、齿轮等零件。5 40Cr热处理工艺特性介绍5.1 预备热处理 调质钢经热加工后，必须经过预备热处理来降低硬度，便于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理做好准备。对于40Cr钢而言，可进行正火或退火处理。5.2 最终热处理调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用较慢的冷却速度淬火，可以用油淬以避免热处理缺陷

20、。当强度较高时，采用较低的回火温度，反之选用较高的回火温度。6 热处理工艺的制定40Cr热处理工艺的制定按上述知识，对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理，测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。6.1 退火工艺的制定 图2为退火及正火工艺曲线图。加热温度：Ac2（3050），由此确定加热温度为850；保温时间：120min；冷却方式： 随炉冷却。图2 退火及正火工艺曲线图。6.2 正火工艺的制定 加热温度：Ac3（3050），由此确定加热温度为850；保温时间：120min；冷却方式：空冷。6.3 淬火工艺的制定图3为淬火工艺曲线图。加热温度： Ac3（3050），

21、由此确定加热温度为 850；保温时间：80min；冷却方式：油冷。图3 淬火工艺曲线图。6.4 回火工艺的制定6.4.1 低温回火 图4为淬火加低温回火工艺曲线图。亚共析钢的低温回火温度为150300，但钢材的第一类回火脆性温度在250400，由于40Cr中含有硅、锰、铬等合金元素，第一类回火脆性温度将有所增高，所以选用低温回火温度为240；保温时间为：60min；采用空冷。图4 淬火加低温回火工艺曲线图。6.4.2 中温回火 中温回火温度为350500，选用温度为460；保温时间为：50min；空冷。6.4.3 高温回火（调质处理） 图5为淬火加高温回火工艺曲线图。高温回火温度为： 5006

22、50，可选用加热温度为：620；保温时间为：60min；空冷。图5 淬火加高温回火工艺曲线图。7 40Cr热处理冲击韧性与硬度 为检测试样在热处理后的硬度与韧性，对退火和正火的试样进行布氏硬度的测定；对淬火后低温回火、中温回火、高温回火（调质）的试样进行洛氏硬度的测定；同时对调质处理与油淬后的试样进行冲击韧性测定。结论见表2冲击韧性值，表3退火、正火的布氏硬度值，表4淬火后回火热处理的洛氏硬度值。40Cr正火后的组织见图6。表2 冲击韧性值 试样编号试样热处理工艺韧性值140Cr850油淬+620回火148241Cr850空冷56图6 40Cr正火后的组织表3退火、正火的布氏硬度值试样编号选择

23、热处理工艺硬度值140Cr850随炉冷却175240Cr850空冷198表4淬火后回火热处理的洛氏硬度值试样编号选择热处理工艺硬度值回火温度硬度值140Cr850油淬50.362024.4240Cr850油淬51,845041.3340Cr850油淬49.324030.38 40Cr热处理金相组织分析8.1 正火热处理 正火是加热、保温后在空气中冷却，其冷却速度比炉冷快，珠光体转变温度低，因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体细，正火后组织应为铁素体加珠光体以及可能出现的魏氏组织。8.2 调质处理 调质热处理是淬火加高温回火，其室温组织为回火索氏体。40Cr钢的原始组织为球状珠光体，由于球状的

24、接触面积小，同时铬能阻碍碳的扩散，而铬本身扩散速度较慢，因此加热温度应选择上限，且保温时间加长，否则球状渗碳体很难完全溶解而被保留下来，造成淬火后硬度及强度下降。40Cr调质后的组织见图7。图7 40Cr调质后的组织 通过对不同热处理试样的硬度值、冲击值的测定，可知正火后40Cr试样的硬度值比退火后试样的硬度值略高，比油淬试样的硬度低，同时硬度值也低于40Cr调质钢；从冲击韧性来看，经调质处理后40Cr试样的冲击韧性远远比正火钢高。从金相显微组织来看，正火40Cr钢的室温组织为铁素体与珠光体，而调质40Cr钢的室温组织为回火索氏体，因此可以得出40Cr钢经调质处理后既有比较高的硬度和强度，同时

25、又具有比较好的韧性，即具有良好的综合力学性能。经调质处理后的钢可以用来制作曲轴、连杆、机床主轴、齿轮等既要求强度又能承受冲击和交变负载作用的零件 。9 机床齿轮机床中使用的齿轮主要起传递动力、改变运动速度和运动方向的作用。机床齿轮的工作条件比起汽车、拖拉机、矿山机械、动力机械中的齿轮来说相对工作平稳,负荷小,工作环境较好。一般机床中的齿轮精度大部分是7级精度,只有在分度传动机构中要求较高的精度。机床齿轮工作时一般受力情况为:(1)齿部承受很大的交变弯曲应力;(2)换档、启动或啮合不均匀时承受冲击力;(3)齿面相互滚动、滑动时摩擦,并承受接触压应力;以上齿轮的受力特点决定其损坏形式主要是齿的折断

26、和齿面的剥落及过度磨损。据此,在选择齿轮材料时要使材料性能满足以下要求:(1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度;(2)齿面有高的硬度和耐磨性;(3)齿轮心部有足够高的强度和韧性;(4)较好的热处理工艺性。实践证明,一般机床齿轮选用中碳钢制造,并经感应加热表面淬火处理,所得到的硬度、耐磨性、强度及韧性均能满足要求,而且感应加热表面淬火件具有不易氧化、生产率高等优点。齿轮的感应加热表面淬火分为两类:一类是大模数齿轮(m4),多采用逐齿加热淬火法;另一类是小模数齿轮(m800 经锻造将获得最大外径是210mm(待精加工后拉齿），高35mm的齿坯。10.3.2 40Cr的热处理工艺设计 （1）预备热处理

27、工序-正火 一般均安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工之前。正火的目的是为了细化晶粒、改善组织，提高切削加工性能，为最终热处理做好准备。（2）40Cr的渗碳 常用的渗碳方法有：固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳，气体渗碳具有碳势可控、生产率高、劳动条件好和便于直接淬火等优点因此应用最为广泛，本设计将采用气体渗碳工艺。从统计资料来看，一般渗碳件的表面碳含量可在0.6%1.1%间变化。确定最佳表面含碳量的出发点，首先是获得表面最高硬度。其次是渗碳层具有最高的耐磨性和抗磨损性疲劳性能。近年来国内外的研究表明，对于一般低合金渗碳钢，表面含碳量为0.8%1.0%是可获得最佳性能经渗碳后表面

28、获得的高的含碳量约为1.02，而心部维持仍为原来的低碳浓度。渗碳之前不需渗碳的齿轮根部应力集中处应进行涂防渗膏或镀铜处理，待渗碳后淬火前切去该部位的防渗余量。（3）最终热处理工序淬火、低温回火 零件经最终热处理后硬度较高，除磨削外不宜再进行其他切削加工，因此工序位置一般安排在半精加工后，磨削加工前。经淬火后表面获得高硬度、高的耐磨性，而心部仍维持良好的综合力学性能。为降低表面淬火的淬火应力，保持高硬度、耐磨性，淬火后应低温回火。10.4 40Cr的正火工艺理论基础、原则10.4.1正火加热温度 通常对于亚共析钢正火的加热温度通常为Ac3以上3050,而对于低碳合金钢的正火温度正火温度通常为Ac

29、3以上50100，保温一定时间后取出喷雾冷却这种冷却方式称为高温正火。由铁碳合金相图如图7可知40Cr 的加热温度范围为893943（常用930950）。加热温度过低先共析铁素体未能全部溶解而达不到细化晶粒的作用，加热温度过高会造成晶粒粗化恶化钢的力学性能。本设计将采用另一种工业上常用方法等温正火即40Cr等温正火采用加热到920930，保温一定的时间后强制风冷至550600度，保温一定温度（2 h3h),最后出炉空冷。等温正火得到显微组织是等轴状铁素体基体均匀分布着三次渗碳体颗粒。锻坯经过等温正火后，不仅改善了材料的组织和性能，还减小了齿轮在渗碳淬火后的淬火变形。良好的应用效果使等温正火得到

30、越来越广泛的应用。10.4.2正火加热保温时间 保温时间,这个问题比较复杂,一般由试验确定,但也有个经验公式:t = KDt保温时间(min) 加热系数(min/mm)K工件加热是的修正系数D工件的有效厚度(mm)工件有效厚度的计算原则是:薄板工件的厚度即为其有效厚度;长的圆棒料直径为其有效厚度;正方体工件的边长为其有效厚度;长方体工件的高和宽小者为其有效厚度;带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L为工件的长度)处的直径;带有通孔的工件,其壁厚为有效厚度. 一般情况下，碳钢可以按工件有效厚度每25毫米为一小时来计算，合金钢可以按工件的有效厚度每20毫米一小时来计算保温时间，加热时间应

31、为23小时左右。10.4.3正火的目的 正火的主要目的是消除锻造缺陷，消除齿轮内部过大的应力,增加齿轮的韧性,改善材料的切削性,并为渗碳淬火做好组织准备。10.5 40Cr的气体渗碳工艺理论基础、原则10.5.140Cr齿轮气体渗碳工艺 将工件放在气体介质中加热并进行渗碳的工艺成为气体渗碳。气体渗碳温度及介质易于调整，碳浓度及渗层深度易于控制，容易实现直接淬火。适用于各种批量、各种尺寸的工件，因而应用最广。气体渗碳工艺主要分为滴注式和通气式两大类型。本工艺将采用滴注式气体渗碳法。（1）有机液体的选用原则 1） 碳氧比应大于1：碳氧比是指有机液体分子中碳原子数与氧原子数之比。碳氧比大于1时，有机

32、液体高温分解出CO、H2和活性碳原子C,这样的有机液体可作为渗剂用于渗碳，比值越大表明渗碳能力越强。2） 碳当量：产生一克原子碳所需有机物的质量称为碳当量，有机液体的碳当量越小表明渗碳能力越强。据此，丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、乙醇、甲醇的渗碳能力依次减弱。3）形成炭黑倾向小分子量大的有机液体高温分解出大量的活性碳原子，工件吸收不完，多余的碳原子在工件会形成炭黑和结焦，这样会影响渗碳过程的进行。4）应具有较大的产气量产气量是指在常压每立方厘米液体产生气体的体积。产气量高的渗碳剂，当向炉内装入新的工件时，可以在较短时间内把空气尽快地排除。5）其他来源广泛、价格便宜，同时具有好的安全性和经济型。 （2

33、）滴入式气体渗碳工艺过程 滴入式气体渗碳工艺过程通常分为四个阶段，即排气、强烈渗碳、扩散和降温阶段，程的各个阶段，应采用不同的渗剂量和碳势。 1）排气阶段：零件装炉后，炉温度幅度下降，同时有大量气体带入炉内。排气阶段的作用是使炉温迅速恢复到规定的渗碳温度，尽快排除进入炉内的空气，防止零件氧化。煤油加甲醇渗碳的排气阶段，应先炉内滴入大量的甲醇，当炉温升高至900以上时，再滴入煤油进行渗碳。煤油滴量的大小应根据炉子的容积确定。排气阶段的时间，通常是炉子达到渗碳温度后再延续3060min，以便于完全清楚炉内的CO2、H2O、O2等氧化脱碳性气体，如排气不好，炉内的CO2、H2O、O2含量偏高，会造成渗碳速度减慢，并产生渗层含碳量偏低等缺陷。 2）强烈渗碳阶段：渗气阶段结束后，进入强烈渗碳阶段，其特点是渗碳剂滴量较多或气氛较浓，维持炉内的高碳势，是零件表面碳浓度高于最终的要求。此时工件