通常機(jī)械工件在完成機(jī)加工之后需要進(jìn)行滲碳處理，來提高表面硬度、耐磨性能以及解除疲勞強(qiáng)度的等。但是在實(shí)際的滲碳熱處理過程中，常常會(huì)出現(xiàn)各種缺陷導(dǎo)致的最終的產(chǎn)品不能使用或者壽命降低。本文主要針對(duì)滲碳熱處理的控制以及缺陷進(jìn)行了分析，對(duì)實(shí)際的滲碳熱處理具有一定的指導(dǎo)意義。
    材料為鋼的機(jī)械零件為了得到較高的表面質(zhì)量，一般都需要進(jìn)行滲碳熱處理，來提高零件表面的強(qiáng)度、硬度、接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。滲碳處理是將剛件放入到滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫一段時(shí)間，使碳原子能夠滲入到剛件的表面，使的剛件表面的碳濃度增加。滲碳屬于金屬表面處理的一種，對(duì)于低碳鋼和低合金鋼的應(yīng)用較多；通過將活性滲碳介質(zhì)和工件加熱至900-1000℃的單相奧氏體，保溫一定時(shí)間之后，碳原子進(jìn)入到剛件的表層，但是鋼件心部仍然保持原樣。
    1.滲碳熱處理工藝
    1.1.滲碳熱處理
    滲碳之后的鋼件其表面的化學(xué)成分接近于高碳鋼。通常，鋼件在滲碳之后要經(jīng)過淬火處理，來達(dá)到高的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)鋼件心部具有低碳鋼淬火后的強(qiáng)韌性，使得鋼件既具有非常好的表面質(zhì)量優(yōu)能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛的應(yīng)用于航空航天、船舶海洋、汽車工業(yè)等行業(yè)。
    1.2.滲碳熱處理
    滲碳熱處理按使用的滲碳劑可分為如下三大類：固體滲碳法：以木炭為主劑的滲碳法；體滲碳法：以氰化鈉（NaCN）為主劑之滲碳法；氣體滲碳法：以天然氣、丙烷、丁烷等氣體為主劑的滲碳法。
    1.2.1.固體滲碳法
    先將處理工件去銹，以適當(dāng)?shù)拈g隔（20～25㎜以上）排列于滲碳箱中，周圍填圍滲碳劑，加蓋以粘土封密裝入電氣爐。加熱保持一定時(shí)間。在爐中經(jīng)過所定后，在爐內(nèi)慢慢冷卻或者由爐中拖出空冷，后進(jìn)行熱處理。 滲碳鋼的表面為高碳鋼，心部為低碳鋼，有必要施行適用各部份的硬化處理，一般進(jìn)行一次淬火將心部組織微細(xì)化，其次進(jìn)行二次淬火將滲碳層硬化，最后進(jìn)行回火使硬化層的組織安定化。
    但依鋼材的種類及使用目的而有適當(dāng)?shù)臒崽幚?，鎳鉻鋼、鎳鉻鉬鋼等的結(jié)晶粒粗大化少，未必要一次淬火，滲碳后實(shí)施球狀化退火者已達(dá)一次淬火的目的，亦無此必要；一次淬火的淬火溫度高，變形大，容易脆裂，要盡量避免；滲碳層淺的小工件通常省略一次淬火。二次淬火后，施行回火，消除應(yīng)力，賦予韌性，防止時(shí)效變形，要求高硬度者在150℃以下長時(shí)回火，忌諱時(shí)效變形者，可在稍高的180～200℃回火。
    1.2.2.液體滲碳法
    液體滲碳是以氰化鈉（NaCN）為主成分，所以同時(shí)能滲碳亦能氰化，所以亦稱為滲碳氮化（Carbonitriding），有時(shí)亦稱為氰化法（Cyaniding）。處理溫度約以700℃界，此溫度以下以氮化為主，滲碳為輔，700℃以上則滲碳為主，氮化為輔，氮化之影響極低。一般工業(yè)上使用時(shí)，系以滲碳作用為主。液體滲碳法雖硬化層薄，但滲碳時(shí)間短，故內(nèi)部應(yīng)力較少，同時(shí)因C、N同時(shí)慘入，所以耐磨性佳。
    1.2.3.氣體滲碳法
    氣體滲碳，由于適合大量生產(chǎn)化，作業(yè)可以簡化，質(zhì)量管理容易算特點(diǎn)，目前最普遍被采用。此法有變成氣體（或稱發(fā)生氣體）及滴注式之兩種。 變成氣體方式之方法是將碳化氣體（C₄H₁₀，C₃H₈，CH₄等）和空氣相混合后送入變成爐（Gas generator），在爐內(nèi)1000～1100℃之高溫下，使碳化氫和空氣反應(yīng)而生成所謂變成氣體（Converted Gas），由變成爐所生成的氣體有各種稱呼，本文方便上叫做變成氣體。變成氣體以CO、H₂、N₂，為主成份，內(nèi)含微量CO₂、H₂O、CH₄，然后將此氣體送進(jìn)無外氣泄入的加熱爐內(nèi)施行滲碳。滲碳時(shí)，因所需的滲碳濃度不同，在變成氣體內(nèi)添加適當(dāng)量的C₄H₁₀、C₃H₈、CH₄等以便調(diào)滲碳濃度。
    2.滲碳熱處理控制
    2.1.滲碳熱處理的常見缺陷
    滲碳熱處理的常見缺陷有碳濃度過高、表面局部貧碳、表面產(chǎn)生六角形裂紋等。碳濃度過高產(chǎn)生原因是滲碳時(shí)急劇加熱，溫度又過高或固體滲碳時(shí)用全新滲碳劑，或用強(qiáng)烈的催滲劑過多都會(huì)引起滲碳濃度過高的現(xiàn)象。隨著碳濃度過高，工件表面出現(xiàn)塊狀粗大的碳化物或網(wǎng)狀碳化物。由于這種硬脆組織產(chǎn)生，使?jié)B碳層的韌性急劇下降。并且淬火時(shí)形成高碳馬氏體，在磨削時(shí)容易出現(xiàn)磨削裂紋。
    碳濃度過低產(chǎn)生的原因是溫度波動(dòng)很大或催滲劑過少都會(huì)引起表面的碳濃度不足。最理想的碳濃度為0.9—1.0%之間，低于0.8%C，零件容易磨損。滲碳后表面局部貧碳產(chǎn)生的原因固體滲碳時(shí)，木炭顆粒過大或夾雜有石塊等雜質(zhì)，或催滲劑與木炭拌得不均勻，或工件所接觸都會(huì)引起局部無碳或貧碳。工件表面的污物也可以引起貧碳。
    2.2.缺陷的控制
    碳濃度過高的解決方法是不能急劇加熱，需采用適當(dāng)?shù)募訜釡囟?，不使鋼的晶粒長大為好。如果滲碳時(shí)晶粒粗大，則應(yīng)在滲碳后正火或兩次淬火處理來細(xì)化晶粒；嚴(yán)格控制爐溫均勻性，不能波動(dòng)過大，在反射爐中固體滲碳時(shí)需特別注意；固體滲碳時(shí)，滲碳劑要新、舊配比使用。催滲劑最好采用4—7%的BaCO3，不使用Na2CO3作催滲劑。
    表面局部貧碳的處理方法是滲碳溫度一般采用920—940℃，滲碳溫度過低就會(huì)引起碳濃度過低，且延長滲碳時(shí)間；滲碳溫度過高會(huì)引起晶粒粗大；催滲劑(BaCO3)的用量不應(yīng)低于4%。
    滲碳濃度加劇過渡在進(jìn)行滲碳處理時(shí)應(yīng)該將固體滲碳劑一定要按比例配制，攪拌均勻。裝爐的工件注意不要有接觸。固體滲碳時(shí)要將滲碳劑搗實(shí)，勿使?jié)B碳過塌而使工件接觸。去除表面的污物。表面產(chǎn)生六角形裂紋的防止方法是淬火后必須經(jīng)過充分回火或多次回火，消除內(nèi)應(yīng)力。采用40~60粒度的軟質(zhì)或中質(zhì)氧化鋁砂輪，磨削進(jìn)給量不過大。磨削時(shí)先開冷卻液，并注意磨削過程中的充分冷卻。

    本文主要分析了常用的滲碳熱處理，分別闡述了固體滲碳熱處理、液體滲碳熱處理和氣體滲碳熱處理三種方式。并針對(duì)滲碳處理中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析并提出了控制的方法。