16MnCr5 钢是德国钢种,主要用于大众汽车的齿轮制造,某零件用热轧球化退火钢带16MnCr5,厚4mm,渗碳淬火后表面硬度要求大于700HV3，但在实际生产过程中采用的渗碳气氛为滴注式气氛，表面硬度低于700 HV3。本文分析了在原材料合金元素Mn,Cr含量高的情况下，如何合理选配渗碳温度、渗碳碳势、淬火温度、淬火碳势,通过改善热处理后表面残余奥氏体的量来保证零件表面硬度大于700HV3。

实验材料的化学成分见表。要求渗碳淬火后表面硬度>700HV3 ,表面组织只允许存在10%的残余奥氏体。热处理设备的BBH-600预抽真空多用炉;渗碳温度880℃ ,碳势:1.15%直接淬火。经此工艺处理后,表面硬度660~690HV3 ,表面组织中存在约20%的残余奥氏体。

表面组织的验证

热处理后表面硬度低,通过PFMER分析,可能原因是热处理后表面残余奥氏体多。经检测金相组织,表面存在约20%的残余奥氏体,为验证热处理后表面组织残余奥氏体的真实性，通过冷处理和高温回火处理来验证。冷处理使残余奥氏体在0℃以下转变为马氏体;零件渗碳后,在680 ℃左右进行长时间的高温回火，使奥氏体分解为珠光体,然后再低温(750~780℃)淬火。

深冷处理

先进行深冷处理,在-180 ℃保温120 min;然后在多用炉中进行低温(200 ℃)保温120 min回火。热处理后重新检测硬度和金相组织，硬度在770HV3以上,表面组织中不存在残余奥氏体。

高温回火处理

先用井式炉进行退火,650U 1米 nA阳炉降温,降到250℃左右出炉空冷;然后在多用炉中于780℃保温90min后直接油冷。热处理后重新检测硬度和金相组织,硬度在730 HV3以上,表面组织不存在残余奥氏体。根据以上分析得,由于长沮1社社一留奥氏体,引起零件表面硬度低。

残余奥氏体过量的原因分析

引起残留奥氏体过里的上入奥氏体中,提高金元素过多。如Cr ,Mn等元素溶入奥氏体中,提高了奥氏体的稳定性,使泽火石X大和浚枯渗层碳的质量分数过高。渗碳气体碳势过高和渗碳温度偏高,使溶入奥氏华十的—n'留奥氏体量增多。由于原材料的化学版1地风书变表面组理选择渗碳温度、淬火温度、炉内碳势来改变表面组织,降低残留奥氏体量,使表面硬度达到技术要求。