待解决

20CrMnTi渗碳后表层出现不规则黑色网状组织,有遇到过吗

9012021780
9012021780
2026/05/27 23:18

齿轮材料20CrMnTi,模数3,渗碳层深要求0.8-1.2mm,渗碳工艺是930℃保温4.5h,炉冷到830℃直接出炉空冷,然后再重新加热到860℃淬火。炉子是滴注式井式炉,煤油+甲醇,炉压200Pa左右,碳势用钢箔测1.2%。

最近几炉加工出来发现齿面表层有黑色网状花纹,不连续,金相一看表层有屈氏体+少量网状碳化物,心部正常。硬度表层58-60,心部32左右,但黑色网区域硬度偏高61-62,脆性很大,有一炉用户做冲击试验直接崩齿了。

怀疑是渗碳后期碳势偏高或者降温阶段出了问题,炉冷到830℃这段时间在炉膛里待了差不多40分钟,碳势没法控制,密封也一般。有没有同行碰到过类似情况?是不是渗碳后直接淬火反而比炉冷再二次加热要好一些?

21 4

全部回复 (4)

洋姐
洋姐#1

典型的渗碳后缓冷组织缺陷,930℃渗完直接炉冷到830℃再重新加热淬火,碳化物本来在渗碳后期就该控制,你这个降温40分钟在炉膛里相当于二次渗碳,表层碳浓度会推到1.4%以上,碳化物沿晶界析出,淬火后就是你说的黑色网状屈氏体+网状碳化物。

改两个地方试试:第一,渗碳后期把碳势从1.2%降到0.9%左右,保温结束前半小时开始降;第二,930℃渗完不要炉冷,直接出炉空冷到室温,然后重新加热到860℃淬火,空冷过程中碳化物来不及在晶界聚集,重新加热时细碳化物溶解后淬火反而更均匀。我这边有家厂原来也是你这么干的,改成空冷后崩齿问题直接没了。

另外钢箔测碳势1.2%误差本来就大,井式炉上下温差能到10℃,建议你在齿轮装炉位置实际测一下氧探头,钢箔1.2%可能实际已经到了1.3%。

2026/05/28 03:55
wu_jun
wu_jun#2

你这个860℃二次淬火温度也偏低,20CrMnTi常规淬火温度是860-880℃,取下限问题不大,但如果渗碳后表层碳浓度偏高,二次加热时奥氏体化不充分,未溶碳化物会保留到淬火组织里,脆性会上升。建议提到870-880℃保温后淬火,碳化物溶解更彻底一些。

2026/05/28 11:29
小许
小许#3

煤油+甲醇滴注,煤油比例多少?煤油裂解产气量大,碳势高的时候甲醇压不住,我这边做20CrMnTi渗碳都是甲醇为主+丙烷,碳势容易控制。你煤油量大的话后期碳势1.2%测出来可能实际1.4%以上都正常,密封不好炉压不稳碳势漂移更严重。

2026/05/29 14:24
jianjunm87
jianjunm87#4

屈氏体+网状碳化物这个组合,光改淬火工艺可能不够,渗碳层碳浓度已经超了,后面再怎么淬也救不回来多少。最好挑几炉返工做一次扩散退火,900℃保温2h炉冷,把表层碳浓度降下来,然后再正火+二次淬火,看看金相能不能改善,不然直接报废重做更划算。

2026/05/30 15:07