滲碳(tan)是(shi)一種表面熱處理(li)技術，指向(xiang)鋼件(jian)表面擴滲碳(tan)原子后進行(xing)淬火的熱處理(li)方(fang)式。通過碳(tan)的滲入，可(ke)顯(xian)著(zhu)改善(shan)鋼部件(jian)的耐磨性、耐久性、韌(ren)性等性能。

有些結構零(ling)件，是在承受較強烈的沖擊作用和受磨(mo)損的條件下(xia)進(jin)行工作的，例(li)如汽車、拖拉機上的變(bian)速箱齒(chi)輪，內燃機上的凸輪、活(huo)塞銷等。

根據(ju)工(gong)作條件(jian)(jian)，要(yao)求(qiu)這(zhe)些零件(jian)(jian)具有(you)高的表(biao)面硬度(du)和耐磨(mo)性，而心部則要(yao)求(qiu)有(you)較高的強度(du)和適當的韌性，即要(yao)求(qiu)工(gong)件(jian)(jian)“表(biao)硬里韌”的性能。

為了兼顧上(shang)述(shu)雙重性能，可以采用(yong)低(di)碳鋼通過滲碳淬火及低(di)溫回火來(lai)達(da)到(dao)，此(ci)時(shi)零件心部是低(di)碳鋼淬火組(zu)織，保證了高韌性和(he)足(zu)夠的(de)強度，而表層(在(zai)一定的(de)深度)則具有高碳量(0.85%～1.05%)，經淬火后有很高的(de)硬(ying)度(HRC>60)，并可獲得良好的(de)耐磨性。

滲碳(tan)鋼的(de)含碳(tan)量一般(ban)都很(hen)低(di)(在0.15%～0.25%之間)，屬于低(di)碳(tan)鋼，這樣的(de)碳(tan)含量保證了滲碳(tan)零件的(de)心部具有良好的(de)韌(ren)性和塑(su)性。

為了提高鋼(gang)的(de)(de)心部的(de)(de)強度，可(ke)在鋼(gang)中加入一定數量的(de)(de)合金元素，如Cr，Ni，Mn，Mo，W，Ti，B等。

其中Cr，Mn，Ni等合金元素所起的主要作用(yong)是增加鋼的淬透性(xing)，使(shi)其在淬火和(he)低(di)溫(wen)回(hui)火后表層(ceng)和(he)心部組織得(de)到強化(hua)。

另外(wai)，少量的(de)Mo，W，Ti等碳(tan)化物形成(cheng)(cheng)元(yuan)素，可形成(cheng)(cheng)穩定的(de)合金碳(tan)化物，起到(dao)細(xi)化晶(jing)粒、抑制鋼(gang)件在滲碳(tan)時發生過熱的(de)作(zuo)用。

微量的B(0.001%～0.004%)能強烈地增加合金滲碳(tan)鋼(gang)的淬透性(xing)。

根據(ju)淬透性或強(qiang)度等級的不同(tong)，合金滲碳鋼(gang)分為三(san)類。

1）低淬透性合金滲碳鋼

即低(di)(di)強度(du)(du)滲(shen)碳鋼(抗拉(la)強度(du)(du)≤800MPa)，如15Cr，20Cr，15Mn2，20Mn2等(deng)。這類鋼淬透性(xing)低(di)(di)，經滲(shen)碳、淬火與低(di)(di)溫回(hui)火后心部強度(du)(du)較低(di)(di)且強度(du)(du)與韌性(xing)配合較差。主要用于制造受(shou)力較小，強度(du)(du)要求不高(gao)的耐磨零件，如柴(chai)油機的凸輪軸、活(huo)塞銷、滑塊(kuai)、小齒輪等(deng)。

這(zhe)類鋼(gang)滲碳(tan)時心部(bu)晶粒易于長大，特別是錳(meng)鋼(gang)。若性能要求較高(gao)時，這(zhe)類鋼(gang)在滲碳(tan)后經常采用二(er)次淬火法，即在滲碳(tan)后先作(zuo)正火處理，以(yi)消除滲碳(tan)時形成的過熱(re)組織(zhi)，然(ran)后再重(zhong)新加熱(re)淬火。

2）中淬透性合金滲碳鋼

即中(zhong)強度(du)滲碳鋼(抗(kang)拉強度(du)=800～1200MPa)，如20CrMnTi，12CrNi3A，20CrMnMo，20MnVB等。這類(lei)鋼含合金元素總量(liang)約在4%左右，由于主要是(shi)把Cr和Mn二元素配合加入鋼中(zhong)，能(neng)更有效地提高(gao)淬透性和機(ji)械(xie)性能(neng)(抗(kang)拉強度(du)=1000～1200MPa)。一般(ban)用來制造重(zhong)負荷的中(zhong)、小耐磨(mo)件和中(zhong)等負荷的模數較大(da)的齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)。如汽車(che)、拖拉機(ji)的變速箱與后橋齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)、齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)軸、十字銷頭、花鍵軸套、氣門座、凸輪(lun)(lun)盤等。

這類鋼由于(yu)含有Ti，V，Mo，滲碳(tan)時奧氏體晶(jing)粒長大(da)傾向(xiang)小，因此可采(cai)用(yong)自滲碳(tan)溫度預冷到870°C左(zuo)右(you)直接淬火，并(bing)經低溫回(hui)火后使(shi)零件具有較好的(de)機械性能。

3）高淬透性合金滲碳鋼

即(ji)高強(qiang)度(du)(du)滲碳鋼(gang)(gang)(抗拉強(qiang)度(du)(du)＞1200MPa)，如12Cr2Ni4，18Cr2Ni4WA等。這(zhe)類鋼(gang)(gang)含合金元(yuan)素總量(liang)≤7.5%，由于含Cr，Ni元(yuan)素較多(duo)，可大(da)(da)大(da)(da)地(di)提(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)(de)淬透性(xing)，特別是(shi)加入了(le)較多(duo)的(de)(de)Ni，在提(ti)高強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)同時(shi)，使鋼(gang)(gang)具有良好的(de)(de)韌性(xing)。這(zhe)類鋼(gang)(gang)可用作(zuo)承受重載(zai)和強(qiang)烈磨損(sun)的(de)(de)重要大(da)(da)型(xing)零(ling)件，如內燃機車的(de)(de)主(zhu)動牽引齒輪、柴油機曲軸、連(lian)桿及缸頭精密螺(luo)栓等。

由于含有較高(gao)的合(he)金(jin)元素，使C曲(qu)線大為右(you)移，因而(er)在空氣中冷卻也能得到馬(ma)氏體(ti)組織;另外(wai)，其馬(ma)氏體(ti)轉變溫度(du)也急(ji)劇下降(jiang)，使滲碳(tan)表層在淬(cui)火(huo)(huo)后將保留大量的殘余奧氏體(ti)。為了減少淬(cui)火(huo)(huo)后殘余奧氏體(ti)量，可(ke)在淬(cui)火(huo)(huo)前先高(gao)溫回火(huo)(huo)，使碳(tan)化(hua)物球化(hua)或在淬(cui)火(huo)(huo)后采用(yong)冷處理(li)。