提高机械零件断面韧度实验金相分析显微镜
表面硬化时产生的缺陷与过失
通过表面硬化，零件的化学成分或物理性能将发生显著
变化。所以热处理后表层和心部显示了不同的机械性能，
承受摩擦载荷的表层将承受很高的强度。强度也可用硬度的
高低来表示。因所用的钢和零件的较终组织不同，故从表面
到心部的硬度多少要降低一些。经表层硬化的零件不仅承受
高的交变振动应力，也承受整个断面均匀分布的应力。
具有调质组织的零件承受这类应力的情况格外多。
作者把表面硬化方法区分为两种。一种是使表层起化学
变化(渗碳、碳氮共渗、氮化、渗硼等)的表面硬化方法
另一种是只把表层加热到一定深度进行硬化的方法。
渗碳淬火
为提高机械零件的耐磨性与强度，渗碳淬火是经常采用
的方法。把低碳钢(0．1～0．25％C)零件放到能产生碳元素
的固体、液体或气体状态的处理剂中，加热到AC1以上温度，
使钢表面增碳。碳的分布曲线、碳浓度梯度、渗碳深度以及
边缘部的含碳量是由温度、处理时间、碳在钢中的扩散速度、
碳的活性及钢周围的碳势等决定的。为了在渗碳淬火后得到
相同的机械性能，必须利用能得到相同碳的分布曲线的连续
式加热炉进行操作。
渗碳时的缺陷与过失
进行渗碳淬火一定要严格选择钢材，严守规定的渗碳条
件。为提高机械零件抗磨强度，需要在零件表面形成硬化层，
并根据磨损量情况适当增摩硬化层。然而硬度本身不是直接
提高耐磨性的因素。同时，渗碳后的零件淬火硬度为HRC
60以上时，接触面有时互相咬死，有时引起磨损。
无论用哪种方法渗碳，都必须尽可能避免表层过渗碳和
形成残余奥氏体。所以必须根据不同用钢选择渗碳剂。尤其
是合金钢渗碳时，有时为了得到表面的较高硬度，又满足上
述条件，务必使表层含碳量达到0．7％，但较高不得超过
0．9％。与此相反，非合金钢表层较高含碳量可允许达1．0～
1．2％。
对表层承受高表面载荷、冲击载荷或者要求高的交变疲
劳强度的机械结构件，边缘和心部究竟具有怎样的组织才好
呢?对此应慎重注意零件的机械性质。渗碳深度及表面含碳
量对上述零件的机械性能有极明显的影响。即零件淬火后韧
性常常恶化，并且表层淬火深度越大韧性越差。随着使用断
面的增加，从整体上看，零件的强度也不断增加，较后将达
到接近表层区域的强度。为了使材料心部具有足够的与韧性
有关的一些机械性能，要使材料尺寸、渗碳深度及所需硬化
深度相互协调。
但使用时间不长就破断了。材料心部的韧性好坏，明显的反映
在有缺
口的零件上和接近屈服点的部位。平滑而无缺口的零件却与
此相反，完全不存在上述问题。渗碳作用所达到的深度
比测量渗碳淬火达到的深度还要深。一般认为，渗碳剂中碳
的活性越小，渗碳作用所能达到的深度也就越深。材料表面
面积大而断面面积小时容易产生上述过失，尤其是气体渗碳
时经常出现，故必须引起充分注意。
