常按淬透性的大小分為三類:(1)低淬透性滲碳鋼。水淬臨界淬透直徑為20~35mm,滲碳淬火后性能一般可達(dá)σb≈700~ 850MPa,αK≈60~70J/cm2。用于制造受力不太大,對心部強(qiáng)度要求不高的小型、耐磨零件,如柴油機(jī)的凸輪軸、拉桿、小齒輪等。屬于這類鋼的有20Mn2、20Cr、20MnV等。這類鋼(特別是錳鋼)滲碳時晶粒易長大,對性能常按淬透性的大小分為三類:
(1)低淬透性滲碳鋼。
水淬臨界淬透直徑為20~35mm,滲碳淬火后性能一般可達(dá)σb≈700~ 850MPa,αK≈60~70J/cm2。用于制造受力不太大,對心部強(qiáng)度要求不高的小型、耐磨零件,如柴油機(jī)的凸輪軸、拉桿、小齒輪等。屬于這類鋼的有20Mn2、20Cr、20MnV等。這類鋼(特別是錳鋼)滲碳時晶粒易長大,對性能要求高的零件,滲碳后要采用雙重淬火。
(2)中淬透性滲碳鋼。
油淬臨界淬透直徑為25~60mm。滲碳淬火后一般σb≈950~1200MPa,αK≈70~ 80J/cm2,用于制造承受中等載荷的耐磨零件,如汽車變速齒輪、萬向節(jié)、齒輪軸、花鍵套軸等,屬于這類鋼的有20CrMnTi、12CrNi3、20MnVB等。這類鋼的奧氏體晶粒長大傾向小,可在滲碳溫度預(yù)冷到870℃左右直接淬火。
(3)高淬透性滲碳鋼。
油淬臨界淬透直徑在100mm以上,甚至空冷也能淬成馬氏體。滲碳淬火后性能一般σb≈1100~1200MPa,αK≈80~100J/cm2,用以制造承受重載荷及強(qiáng)烈磨損的重要大型零件,如內(nèi)燃機(jī)的主動牽引齒輪、柴油機(jī)曲軸等,屬于這類鋼的有12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W等。由于滲碳層將存在大量奧氏體,降低硬度和強(qiáng)度,影響其壽命。因此在淬火后要進(jìn)行冷處理。不過這種方法由于馬氏體轉(zhuǎn)變過程產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力,降低鋼的韌性。另一種比較適宜的方法是滲碳后進(jìn)行空冷形成馬氏體,再在650℃左右高溫回火,使?jié)B碳層中的殘留奧氏體分解并析出粒狀碳化物。由于析出碳化物用去了較多的合金元素和碳,降低了滲碳層中的碳和合金元素含量,這時再加熱到略高于Ac1淬火,碳化物不能全部溶入奧氏體,奧氏體中的碳及合金元素含量降低,從而Ms和Mf點(diǎn)升高,因此淬火后殘留奧氏體量減少。淬火后仍需進(jìn)行低溫回火。
我國常用合金滲碳鋼的牌號、熱處理、力學(xué)性能及用途列于表7-4。低、中淬透性的滲碳鋼,在鍛壓后可用正火改善切削加工性能。但對于高淬透性的馬氏體鋼,因退火困難,一般在鍛壓后空冷淬火,在約650℃高溫回火,獲得回火索氏體,以利于切削加工。18Cr2Ni4WA鋼的C曲線無珠光體轉(zhuǎn)變,更不能用退火來降低硬度。
近年來,生產(chǎn)中采用滲碳鋼直接淬火和低溫回火,以獲得低碳馬氏體組織,制造某些要求綜合性能較高的零件,如傳遞動力的軸、重要的螺栓等。在某些場合下,它還可代替中碳鋼的調(diào)質(zhì)處理。