气体渗碳的工艺操作要点主要有以下七个方面：1、对渗碳前的准备工作，操作者首先要熟习零件图、对照实物了解渗碳技术要求、按照渗碳工艺文件确定渗碳工艺参数、熟习实物尺寸大小、选择合适的工装夹具以及渗碳炉膛的规格大小等。可以核对材质、磨火花，打光谱或进行化学成分分析，若发现差错立即停止生产。检查零件外观有无裂纹、有无深刀痕迹，若有油污应清洗，非渗碳部位涂防渗涂料或将刃部镀铜，孔洞不渗碳应堵耐火泥。零件装在夹具或料盘上，零件之间应有5～10mm的间距，使炉气循环畅通、渗碳均匀。应准备好内外试样，内试样应放在炉膛的规定位置。对

黑色组织是指钢件在碳氮共渗后，在金相检测中发现渗层中出现的黑色斑点、黑色带及黑色网组织，这些统称黑色组织，又叫内氧化。黑色组织出现在合金钢的共渗层中，高温下炉气中的水汽、氧气、二氧化碳与钢中的合金元素相互作用而被氧化，使表层、次表层的合金元素“贫化”。降低了奥氏体的稳定性，使等温转变图左移，共渗后经淬火通过托氏体、贝氏体转变区而最终形成了氧化物、托氏体和贝氏体的混合组织。由于托氏体、贝氏体易腐蚀，在光镜下呈现黑色。黑网、黑带在抛光时不腐蚀，有时也能看到，但腐蚀后更清楚。高氧势气氛中的氧原子，

(1)不完全退火与完全退火的区别1)不完全退火又叫不完全结晶退火，是将钢加热到Ac1与Ac3或Ac1与Acm之间某一温度，保温后缓慢冷却下来，使钢组织发生不完全重结晶。2)不完全退火就是将工件加热到半奥氏体化进行退火，而完全退火是将工件加热到完全奥氏体化进行退火。3)不完全退火一般用于过共析钢，也可用亚共析钢，而完全退火一般仅用于亚共析钢。4)完全退火一般获得片状珠光体，而不完全退火获得球状珠光体。(2)等温退火与普通退火的区别  等温退火与普通退火的工艺和冷却的方法存在一定区别，普通退火一般是

(1)深层离子渗氮适用范围及适用钢材。一些高速、重载及精密齿轮，如行星传动的内齿圈、风电机中的偏航齿圈，还有螺杆采用渗氮工艺进行表面硬化处理，最大齿轮直径已达4m，尤其是齿轮的深层渗氮工艺可以在一定范围代替渗碳淬火工艺而省掉磨齿的工序，节约了制造成本与工期。离子渗氮常用齿轮材料，42CrMo、40CrNiMo、25Cr2MoV、34CrNi3Mo等，在进行离子渗氮前一般进行调质处理，以保证齿轮心部强度。(2)中硬度调质+韧性深层渗氮。齿面以γ′相为主的化合物层比ε+γ′双相层能提高接触疲劳强

铸钢件的预备热处理一般采用退火或正火工艺。但应分别情况，采用不同的预备热处理方法。(1)正火。低碳钢一般选用正火处理，以获得均匀的铁素体+细片状珠光体组织。(2)完全退火或等温退火。中碳钢及合金钢一般采用完全退火或等温退火，以获得铁素体+片状（或球状）珠光体组织。以上两种预备热处理方式，都可以清除铸造中出现的粗大晶粒，网状铁素体和魏氏体组织等微观缺陷和应力。改善了工件的切削性能，并细化了组织，为最终热处理做好了组织准备，同时也减少了变形开裂。(3)低温退火。若为消除铸造应力，可采用低温退火工艺。(4)扩散退火+完全

碳氮共渗常用的共渗温度为820～880℃（低碳钢及低合金钢为840～860℃）。碳氮共渗后的热处理常用以下几种工艺方法。(1)直接淬火+低温回火1)工艺特点。碳氮共渗后由共渗温度(820～860℃)直接淬火，然后进行低温回火160～200℃×2～3h。2)工艺适用范围。工艺简单适用于中、低碳钢及低合金钢，可获得满意的表面及心部组织。一般选择油淬（或水淬）。(2)分级淬火+低温回火1)工艺特点。碳氮共渗后由共渗温度820～860℃直接在110～200℃热油或碱浴中分级淬火1～15min后空冷，再进行160

(1)渗碳工艺（外因）对内氧化的影响1)降低气氛中氧化物含量或氧势。只有在无氧化物的介质中才可能实现无内氧化的渗碳。例如，在真空条件下使用不含氧的碳氮化合物，如乙炔或甲烷中渗碳；或者在氨气裂解气或氮中添加甲烷或其他无氧的碳化物的气氛中渗碳。由于加热阶段时间仅占渗碳时间(约400min)的1/4～1/8，内氧化的主要部分不是在加热阶段中产生的。但是在加热阶段迅速排出进入的空气或把其中的氧消耗掉，从而缩短加热阶段时间。通过低合金钢的内氧化层生长方程式：X2=bte-Q/RT表明，在其他条件给定下，内氧化深度X与处理时间

渗碳后常用热处理工艺方法如下:(1)直接淬火1)工艺特点：渗碳后晶粒不易长大，渗碳后由渗碳温度降至860℃左右，将零件自渗碳炉中取出直接淬火，然后回火以获得表面所需的硬度及金相组织。2)工艺的优缺点①优点：操作方便、生产效率高、零件的变形和脱碳较小、节约能源。多用于处理变形小和承受冲击载荷不大的零件。②缺点：淬火温度较高、晶粒粗大、残留奥氏体较多、降低了表层硬度。(2)预冷直接淬火+低温回火。包括：①随炉降温预冷淬火；②在空气中预冷淬火。1)工艺特点：渗碳后对零件先预冷到800～850℃，再进行淬火，预冷的目的是减

深层渗碳热处理工艺对热处理设备主要有以下三方面的要求：(1)温度与碳势控制方式要求1)温度控制方式。温度控制采用炉内主控方式（国产设备多采用炉外主控方式）。炉内主控是指通过合理的数学模型，以炉盖热电偶检测到的温度与目标温度之间的差值来实现对各个加热区的功率自动调节，从而控制炉膛温度的一种温度控制方式。其优点是可以更精确地控制炉膛温度，减小炉温的偏差，并可以显著提高炉温的可靠性。2)碳势控制方式。碳势控制采用连续控制碳势方法。其包括两个方面：①通过比例阀的连续调节来实现富化剂的按不同比例连续滴入。②通过比例阀的连续调

大件(直径≥100mm)调质热处理时，由于受淬透性、散热条件及淬火介质的限制，心部允许有下贝氏体、细珠光体或铁素体及上贝氏体；同时，大件内部缺陷较多，容易造成较大的内应力，所以开裂的倾向较大。其主要考虑因素如下。(1)加热温度1)加热温度。多采用淬火加热温度的上限，以增加钢的淬透性。2)加热方式①一般均采用低温装炉。对于形状简单、直径小于400mm的碳钢和低合金钢工件，可以随炉升温，但低温阶段加热速度不得太快，一般控制在30～70℃/h。②对于形状较复杂的中合金钢工件，应分段加热。低温阶段加热速度控制在30～

机床齿轮可分为低速低载荷用齿轮、中高速中载荷用齿轮、高速冲击载荷用齿轮与大断面齿轮，不同用途的齿轮热处理工艺不同，下面将一一介绍各种齿轮的热处理工艺。(1)低速低载荷用齿轮。如变速箱齿轮、挂轮架齿轮、车床溜板齿轮。1)齿轮性能要求。耐磨性为主，强度要求不高。2)齿轮材料。45、50、55钢。3)热处理工艺。调质：200～250HBW或240～280HBW；感应淬火：40～45HRC或52～56HRC。(2)中、高速，中载荷用齿轮。如车床变速箱齿轮、钻床变速箱齿轮、磨床齿轮及变速箱齿轮、高速机床进给变速箱齿轮。1)齿

45钢制成的齿轮，经过热处理调质后获得的索氏体组织，具有高的强度和塑性，且具有一定的韧性。若45钢制造强度要求较高的齿轮，要求齿轮表面高硬度、高耐磨性，而心部具有高强度和高韧性，调质后可进行高频淬火处理。但热处理时，由于淬透性差，水淬变形大，裂纹倾向敏感，尤其在40℃左右水淬更为明显。为此，可参照下面热处理工艺方法进行。(1)预备热处理。正火在840～870℃，可代替调质处理作为最后热处理，或为感应加热表面淬火前的预备热处理。正火后的硬度≤226HBW。(2)加热与淬火1)加热温度。加热温度820～860℃，

常用马氏体不锈钢碳的质量分数为0. 1%~0.45%，铬含量为12%~14%（质量分数），属于铬不锈钢，通常指Cr13型不锈钢。典型钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。这类钢一般用来制作既能承受载荷，又需要耐蚀性的各种阀门、泵等零件，以及一些不锈工具等。为提高耐蚀性，马氏体不锈钢碳的质量分数都控制在很低范围，一般不超过0. 4%。碳的质量分数越低，钢的耐蚀性就越好，碳的质量分数越高，基体中碳的质量分数就越高，则钢的强度和硬度就越高；碳的质量分数越高，形成铬的碳化物量也就越多，其耐蚀性就变得越差。

低温形变等温淬火热处理工艺可用于含合金元素略低的钢种。首先将钢料加热至奥氏体化温度，然后在下贝氏体区域进行形变，随之等温转变，得到贝氏体组织。采用低温形变等温淬火后，工件可以得到中等强度和较好的韧性。低温形变热处理的强韧化机制如下：1)由于奥氏体是过冷到500~600℃前后变形，且变形量较大，所以奥氏体受到严重扭曲，并产生了大量亚晶、次亚晶和数量很大的位错，使钢材强度大幅度提高。2)在变形的同时析出很多超微细的碳（氮）化物，这些碳（氮）化物以高度弥散状态沉淀在位错周围，阻止位错运动，对位错起到钉扎作用，从而大大地提

由于铁的晶体结构与石墨的晶体结构差异很大，而铁与渗碳体的晶体结构要接近一些，所以普通铸铁在一般铸造条件下只能得到白口铸铁，而不易获得灰铸铁。因此，必须通过添加合金元素和改善铸造工艺等手段来促进铸铁石墨化，形成灰铸铁。1．化学成分的影响碳、硅、锰、硫、磷对石墨化有不同影响。其中碳、硅、磷是促进石墨化的元素，锰和硫是阻碍石墨化的元素。在生产实际中，调整碳和硅的含量是控制铸铁组织和性能的基本措施之一。在一般铸造条件下，铸铁中较高的碳含量是石墨化的必要条件，保证一定量的硅是石墨化的充分条件，碳与硅含量越高越易石墨化。若碳、

与气体渗碳相比，碳氮共渗有如下优点：1)可以在较低温度下，及在同样时间内获得同样渗层深度；或在处理温度相同的情况下，共渗速度较快。2)碳氮共渗在工件表面、炉壁和发热体上不析出炭黑。3)处理后零件的耐磨性比渗碳的高。4)工件扭曲变形小。在渗剂一定的情况下，碳氮共渗温度与时间对渗层的组织结构影响规律已如前述。在具体生产条件下应根据零件工作条件、使用性能要求及渗层组织结构与性能的关系，再按前述规律确定，中温气体碳氮共渗工件的使用状态和渗碳淬火相近，一般都是共渗后直接淬火。因此，尽管氮的渗入能降低临界点，但考虑心部强度，一

淬火热处理工艺过程中零件出现变形是必然的，但零件出现表面裂纹导致表面或整体开裂是不允许的，一般作为废品处理（高碳钢淬火零件内部出现微裂纹，经回火后能消除的除外）。(1)引起变形和开裂的原因  在淬火加热时，由于零件热应力以及高温时材料强度降低，延展性增加会导致变形。对合金钢而言，由于其导热性较差，若加热速度太快，不仅零件变形大，甚至有开裂的危险。在冷却过程中由于热应力与组织应力的共同作用，零件常出现变形，有的甚至出现表面裂纹。热应力是在加热或冷却过程中，零件由表面至心部各层的加热或冷却速度不一样

经淬火热处理后零件硬度偏低和出现软点的主要原因是：1)亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。2)加热过程中钢件表面发生氧化、脱碳，淬火热处理后局部生成非马氏体组织。3)淬火热处理时，冷却速度不足或冷却不均匀，未全部得到马氏体组织。4)淬火介质不清洁，工作表面不干净，影响了工件的冷却速度，致使未能全部淬硬。正常情况下的材质及零件截面尺寸，为防止淬火热处理后零件硬度偏低最重要的是防止加热时零件表面脱碳，其中最有效的办法是采用可控气氛或真空加热。若在一般空气电阻炉中加热，在确保零件烧透及组织转变的前

金属材料渗碳热处理后的缺陷主要有以下几种：(1)黑色组织    在含Cr、Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在深渗层表面组织中出现沿晶界呈现断续网状的黑色组织。钢渗碳淬火后在未经腐蚀的金相试样上可看到黑色组织，预防黑色组织的办法是注意渗碳炉的密封性能，降低炉气中的含氧量，一旦工件上出现黑色组织时，若其深度不超过0. 02mm，可以增加一道磨削工序，将其磨去，或进行表面喷丸处理。(2)反常组织    这种组织在前述过共析钢退火组织缺

准备工作1)铸件准备：铸件去应力退火前应将冒口、型砂等清除干净，气孔、砂眼的补焊及粗加工工序应按排在去应力退火前。2)设备（可采用箱式电炉、燃气炉及燃煤炉）准备：对使用的加热炉，应按有关设备操作规程检修，对燃料炉应清理主烟道、炉膛、燃烧室及燃烧嘴的灰分等。3)测温仪表准备。4)装炉：同炉装的铸件壁厚应力求接近，具有同一规范的铸件可装同一炉。铸件摆放应平稳并用支柱支撑。多层装炉应采用适当垫铁，使铸铁与炉底、铸件之间留有150~ 200mm的间距。每层铸件之间的垫铁位置应当相同，邻层之间不允许垫铁的位置相互错开，以免发