合金渗碳钢及其应用领域

渗碳钢通常是指需经渗碳处理后才能使用的钢。其具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。

1.化学成分

合金渗碳钢为低碳成分，一般钢中w（C）=0.10%～0.25%，以保证零件心部具有足够的塑性、韧性。其主要合金元素是Cr，还可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等。其中，Cr、Ni、Mn、B的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳马氏体组织，以提高强度和韧性；少量的W、Mo、V、Ti能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、长时间保温条件下晶粒长大。在零件表层形成的合金碳化物还可提高表面渗碳层的耐磨性。

2.常用的合金渗碳钢

常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途见表6-2。常用的合金渗碳钢有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。

20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。此钢在渗碳时易过热，表面容易出现渗碳体网，使用时应加以注意。

20CrMnTi钢是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面尺寸在30mm以下、高速运转并承受中等或重载荷的重要渗碳件，如汽车和拖拉机的变速齿轮、轴等零件。

20Cr2Ni4钢用于大截面，在较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴等。(www.xing528.com)

3.热处理及性能

合金渗碳钢零件的预备热处理为正火，其目的是改变锻造状态的不正常组织，获得合适的硬度，以利于切削加工。

最终热处理一般是渗碳后淬火加上低温回火，使表层获得高碳回火马氏体加碳化物，硬度一般为58～64HRC，而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小而定，可得到低碳回火马氏体或其他非马氏体组织，具有良好的强韧性。

表6-2 常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途（摘自GB/T 3077-1999）

注：表中各牌号的合金渗碳钢试样尺寸均为15mm。