滲碳溫度對22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的影響
通過固體滲碳試驗研究了加熱溫度對釬具用鋼22Si2MnCrNi2MoA滲碳層的影響，分析了滲碳溫度-碳濃度-顯微硬度-殘留奧氏體的關系以及殘留奧氏體的控制措施。結果表明：當滲碳時間為6h時，隨著滲碳溫度的升高，滲碳層的碳濃度逐漸增加，碳濃度分布梯度越來越平緩。22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的顯微硬度-碳濃度關系符合正態分布。在滲碳處理過程中，為了使滲碳表層獲得硬度很高的馬氏體組織，22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層表面碳濃度應該控制在0.80%～0.90%之間。當表面碳濃度超過0.80%～0.90%時，滲碳完成后需采取后續的工藝措施來消除已經存在的殘留奧氏體，如采用長時間自然時效或深冷處理等。
隨著我國經濟建設的快速發展，國內各行業對礦山資源產品和電力能源的需求量不斷增長，對釬鋼、釬具也提出了新的要求。與國際**釬具鋼相比，我國釬鋼的鋼種成分設計基本相同，但制成的釬具產品使用壽命和質量相差較大，不能完全滿足生產需要，在一定程度上造成了資源浪費。高品質的釬具要求具有良好的強韌性匹配以保證其具有足夠高的疲勞強度、耐磨損和抗沖擊性能，同時又要求其具有良好的加工工藝性能和一定的抗腐蝕能力。
22Si2MnCrNi2MoA鋼是一種低碳馬氏體合金鋼，與瑞典鋼號22SiMnNi2CrMo成分相近。為了提高釬具表面的硬度、耐磨性及疲勞強度等，釬具表層組織一般要求以高硬度的馬氏體組織為主。當使用低碳的合金鋼作為釬具材料時，需進行滲碳處理才能滿足釬具對于其強韌性要求。為此，對釬具用鋼22Si2MnCrNi2MoA滲碳工藝進行研究具有重要的現實意義。本文采用固體滲碳方法，研究滲碳溫度對22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的影響，如滲碳層表面到基體的碳濃度分布、組織過渡、硬度分布等，從而為其滲碳工藝的制定提供依據。
1、實驗材料與方法
以某鋼廠的22Si2MnCrNi2MoA鋼為研究對象，該爐次22Si2MnCrNi2MoA鋼的主要化學成分(質量分數，%)為0.22C、1.56Si、1.33Mn、0.29Cr、1.80Ni、0.41Mo、其余為Fe。試驗試樣取自50mm圓的軋材(退火態)。
固體滲碳試驗：試樣尺寸為15mm×60mm，在高溫箱式電阻加熱爐進行滲碳試驗，滲碳劑采用木炭和碳酸鈉均勻攪拌混合而成，其質量比為9：1。將試樣和滲碳劑放入滲碳灌中，用石棉網密封。一起加熱至820℃保溫2h，該階段主要是為了得到一定的碳勢氣氛，然后再加熱到溫度(T=890，910，930，950，970℃)保溫6h，隨后爐冷至850℃保溫0.5h，***后將試樣取出油淬至室溫。所有滲碳試樣均在200℃低溫回火2h空冷至室溫。
為了確定滲碳層外表面到基體的碳濃度分布，采用逐層剝皮法(剝層前先切掉兩個端面，以保證兩端的滲層不影響剝層分析結果)測定距滲碳試樣外表面不同距離的碳濃度，使用型號為CS-600紅外碳硫儀進行碳成分檢測。同時對各滲碳試樣外表面到基體的橫截面顯微組織、硬度分布等進行了分析。
結論
1)當滲碳時間為6h時，隨著滲碳溫度的升高，滲碳層的碳濃度逐漸增加，碳濃度分布梯度越來越平緩，而滲碳層硬度分布梯度變化不明顯，滲碳樣顯微硬度較大值在距滲碳層外表面的距離更遠的位置出現。當滲碳溫度大于910℃時，從***外層、次表層至距外表面距離為0.9mm位置處碳濃度增幅明顯放緩；
2)22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的顯微硬度-碳濃度關系符合正態分布。當碳濃度在0.80%～0.90%時，在隨后的淬火過程中，能夠得到硬度很高的馬氏體組織；而碳濃度繼續升高則易于出現殘留奧氏體，從而導致滲碳層顯微硬度降低；
3)在滲碳處理過程中，為了使滲碳表層獲得硬度很高的馬氏體組織，22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層表面碳濃度應該控制在0.80%～0.90%之間。否則，當表面碳濃度超過0.80%～0.90%時，當滲碳完成后需采取后續的工藝措施來消除已經存在的殘留奧氏體，如采用長時間自然時效或深冷處理等。
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