提高機械零件斷面韌度實驗金相分析顯微鏡
表面硬化時產生的缺陷與過失
通過表面硬化，零件的化學成分或物理性能將發生顯著
變化。所以熱處理后表層和心部顯示了不同的機械性能，
承受摩擦載荷的表層將承受很高的強度。強度也可用硬度的
高低來表示。因所用的鋼和零件的較終組織不同，故從表面
到心部的硬度多少要降低一些。經表層硬化的零件不僅承受
高的交變振動應力，也承受整個斷面均勻分布的應力。
具有調質組織的零件承受這類應力的情況格外多。
作者把表面硬化方法區分為兩種。一種是使表層起化學
變化(滲碳、碳氮共滲、氮化、滲硼等)的表面硬化方法
另一種是只把表層加熱到一定深度進行硬化的方法。
滲碳淬火
為提高機械零件的耐磨性與強度，滲碳淬火是經常采用
的方法。把低碳鋼(0．1～0．25％C)零件放到能產生碳元素
的固體、液體或氣體狀態的處理劑中，加熱到AC1以上溫度，
使鋼表面增碳。碳的分布曲線、碳濃度梯度、滲碳深度以及
邊緣部的含碳量是由溫度、處理時間、碳在鋼中的擴散速度、
碳的活性及鋼周圍的碳勢等決定的。為了在滲碳淬火后得到
相同的機械性能，必須利用能得到相同碳的分布曲線的連續
式加熱爐進行操作。
滲碳時的缺陷與過失
進行滲碳淬火一定要嚴格選擇鋼材，嚴守規定的滲碳條
件。為提高機械零件抗磨強度，需要在零件表面形成硬化層，
并根據磨損量情況適當增摩硬化層。然而硬度本身不是直接
提高耐磨性的因素。同時，滲碳后的零件淬火硬度為HRC
60以上時，接觸面有時互相咬死，有時引起磨損。
無論用哪種方法滲碳，都必須盡可能避免表層過滲碳和
形成殘余奧氏體。所以必須根據不同用鋼選擇滲碳劑。尤其
是合金鋼滲碳時，有時為了得到表面的較高硬度，又滿足上
述條件，務必使表層含碳量達到0．7％，但較高不得超過
0．9％。與此相反，非合金鋼表層較高含碳量可允許達1．0～
1．2％。
對表層承受高表面載荷、沖擊載荷或者要求高的交變疲
勞強度的機械結構件，邊緣和心部究竟具有怎樣的組織才好
呢?對此應慎重注意零件的機械性質。滲碳深度及表面含碳
量對上述零件的機械性能有極明顯的影響。即零件淬火后韌
性常常惡化，并且表層淬火深度越大韌性越差。隨著使用斷
面的增加，從整體上看，零件的強度也不斷增加，較后將達
到接近表層區域的強度。為了使材料心部具有足夠的與韌性
有關的一些機械性能，要使材料尺寸、滲碳深度及所需硬化
深度相互協調。
但使用時間不長就破斷了。材料心部的韌性好壞，明顯的反映
在有缺
口的零件上和接近屈服點的部位。平滑而無缺口的零件卻與
此相反，完全不存在上述問題。滲碳作用所達到的深度
比測量滲碳淬火達到的深度還要深。一般認為，滲碳劑中碳
的活性越小，滲碳作用所能達到的深度也就越深。材料表面
面積大而斷面面積小時容易產生上述過失，尤其是氣體滲碳
時經常出現，故必須引起充分注意。
