试验选用18Cr2Ni4WA、18CrMnNiMoA、20CrMnTi3 种齿轮渗碳用钢,采用3种钢材的齿形试块分别在RQ2-90-9 井式气体渗碳炉中渗碳,其中18Cr2Ni4WA 钢和18CrMnNiMoA钢采用900 ℃强渗,930 ℃扩散两段气体渗碳工艺,渗剂为煤油和甲醇;20CrMnTi 钢采用900 ℃普通气体渗碳工艺,渗剂为煤油。渗碳后的淬火工艺参数和试验结果
其中有效硬化层深度采用HX—1000 显微硬度计测定,渗层深度采用XJ G-04 大型金相显微镜测定。

试验结果及分析
材料的影响
从试验数据可以看出,3 种渗碳钢的有效硬化层都比金相法测量的渗层深度浅,并且在同一工艺条件下,18Cr2Ni4WA 比18CrMnNiMoA 钢的有效硬化层深度稍深,其原因主要是对于一定渗碳浓度分布的零件,其硬度分布取决于渗碳层和心部的淬透性,即材料的淬透性越高, 有效硬化层越深。与20CrMnTi 钢相比,18Cr2Ni4WA 和18CrMnNiMoA 钢因它们合金含量较高,心部具有较高的淬透性,但在渗层中只有Ni 元素不形成碳化物,提高渗层淬透性,而18CrMnNiMoA 钢中Ni 含量仅为18Cr2Ni4WA 钢的1/ 3。所以18Cr2Ni4WA 钢渗层的淬透性高于18CrMnNiMoA 钢,有效硬化层深度也稍深。


淬火温度和保温时间的影响
由试验数据可见,对同一种材料试块渗碳后,随着淬火温度升高,保温时间延长,其有效硬化层深度也加深。这是由于碳在奥氏体里的扩散决定于它的扩散系数和浓度梯度。而淬火温度升高,扩散系数增大,碳在奥氏体中的扩散能力就越强。在同一温度下,保温时间越长,其扩散深度也越深,因此有效硬化层深度也越深。

淬火冷却介质等的影响
由试验数据可知,在其他条件相同时,有效硬化层还与淬火介质和试样尺寸有关。由于油的冷却能力较水的要弱,在淬火时将得到较少的马氏体,而水冷则会得到较多的马氏体,硬度也较高,因此其有效硬化层也较深。而试样尺寸越大,冷却速度就越慢,淬火后得到的马氏体数量也越少,所以其有效硬化层深度也越浅。

淬火方法的影响
从不同试样的二次淬火的试验数据中可以看出,增加一次淬火,碳就增加了一次往心部扩散的机会,有效硬化层深度就有增加的趋势。