常见缺陷及解决方法：渗碳过程中的问题

1.渗碳层中存在网状或大块状碳化物

产生的原因是渗碳碳势太高，使表面渗层碳含量太高，以及渗碳后冷却速度过慢。网状碳化物容易使工件表面在淬火或磨削加工中产生裂纹。渗碳淬火的轴类工件很容易产生弯曲变形，淬火后需要矫正，而在过渗碳的情况下，弯曲变形特别大，在矫正时经常发生断裂。消除的办法是进行Ac_cm以上的高温淬火或正火。预防措施是减低炉内碳势，延长扩散时间。

2.渗碳层中存在大量残留奥氏体

产生的原因是渗碳剂浓度太高，使表面碳含量过高，以及淬火温度太高。消除的办法是进行高温回火后重新加热淬火+回火或冷处理+回火。预防措施是降低炉内碳势，选择较低的淬火温度。

3.反常组织

一般在氧含量较高的钢（如沸腾钢）固体渗碳时出现，其特征是网状碳化物和珠光体之间被一层铁素体所分离（见图3-9）。这种组织淬火后易出现软点。消除的办法是适当提高淬火温度或适当延长淬火加热的保温时间，以便使组织均匀化，并选用更为剧烈的冷却剂淬火。

图3-9 反常组织×500

4.渗碳工件中形成魏氏组织

在高温下进行长时间过热渗碳后，奥氏体晶粒会急剧长大，碳含量也大大增加。在随后的缓慢冷却中，渗层中二次渗碳体很易于沿奥氏体晶粒的一定晶面析出，形成穿插在晶粒内部的白亮色粗针，这种组织称为过共析魏氏组织。这种组织可通过渗碳后的两次加热淬火予以改善或完全消除。

在渗碳工件的心部出现魏氏组织，这种魏氏组织的针状物是先共析铁素体。形成的原因是：①原材料为本质粗晶粒钢或原始组织中已有魏氏组织，通过高温长时间渗碳，晶粒会更加粗大，在随后的缓慢冷却中，先共析铁素体以针状自晶界向晶内析出或在晶粒内部单独呈针状析出而形成白亮针状的魏氏组织。②渗碳工艺不当。渗碳温度过高、保温时间太长，奥氏体晶粒特别粗大，导致冷却后出现魏氏组织，这种组织具有明显的过热特征。渗碳工件心部的魏氏组织可通过正火处理来改善或消除。

5.黑色组织

某些合金钢渗碳后，表层组织中出现沿晶界断续的网状黑色组织，其深度约为0.03～0.05mm，其特征与过烧组织相似。这种组织有时也称为非马氏体组织。它的出现会引起表层显微硬度值、耐磨性、零件疲劳强度和接触疲劳强度等降低。产生的原因是由于渗碳介质中的氧向钢内扩散，在晶界上形成铬、锰、钛、硅等元素的氧化物，使得晶界处合金元素贫化，造成局部淬透性下降，而出现了黑色的奥氏体分解产物（托氏体等）。消除的办法是直接把有黑色组织的表层磨削掉，或采用高冷却能力的淬火冷却介质，或进行喷丸处理（非马氏体层≤0.02mm时）。

6.过渡区中出现白色马氏体带

某些低碳合金渗碳钢在渗碳后空冷时，常常会发现最表层的组织为珠光体和碳化物，而距离表面有一定深度的共析层中会出现白色的淬火马氏体和残留奥氏体带。而有的钢还会在渗层的过渡区中出现白色马氏体带。

形成上述组织的原因是：虽然表面层中的碳含量较高，但它的碳大部分都形成了碳化物，因而降低了基体中的碳含量和合金元素含量。这些因素使奥氏体很不稳定，渗碳后冷却时易于形成珠光体型的组织。

与表面层的情况相反，在离表面一定深度的共析层中，虽然碳含量低于表面，但由于未形成大量的合金碳化物，碳和合金元素均能较好地溶解到基体中，晶粒也比表面层的粗，奥氏体比表面层的稳定一些，在渗碳后空冷的情况下也能得到淬火马氏体和一定数量的残留奥氏体。

这种组织在渗碳后的热处理中可以消除，不会影响零件的性能。但是由于这种组织的出现，有时会因内外相变应力值超过材料的强度而导致内部裂纹，淬火后渗层会发生剥落，造成工件报废。

7.过热(www.xing528.com)

渗碳时过热或渗碳后淬火加热时过热，将使钢的晶粒过分长大而增加脆性。渗碳时过热还使表层碳含量大大增加，以致碳化物数量也增加，并可能呈大片状，严重时甚至出现莱氏体，以致不能使用。消除过热组织的办法是进行正火，使晶粒细化。

8.表面脱碳

产生的原因是渗碳后期的炉内碳势过低或渗碳后冷却及淬火加热时保护不当所致。渗碳后缓冷氧化形成浅层氧化皮或淬火加热升温过程中氧化时，保温期间的保护气氛使氧化皮还原，在工件表面形成极薄一层脱皮，见图3-10。

脱碳层的消除办法是进行补渗，或磨削掉脱碳层，或进行喷丸处理（脱碳层≤0.02mm时）。

9.表层碳含量过低

产生的原因是碳势过低，渗碳温度低，渗碳时间短，渗碳炉漏气，零件表面沉积炭黑，装炉量太多等。表层碳含量过低和表面脱碳一样，会降低了表面硬度、耐磨性、疲劳强度。消除的办法是进行补渗。

图3-10 渗碳工件氧化—还原后的氧化皮脱落

10.渗碳层深度不足

产生的原因是渗碳温度偏低，渗碳时间过短，渗碳剂浓度不足，渗碳炉漏气，装炉量过多，工件表面积炭或氧化，试样检验不准等。消除的办法是补渗。

11.渗碳层过深

产生的原因是渗碳温度偏高，试样检验不准，时间过长。补救办法是按照扩散期的碳势和时间处理，扩散之后，再增加工件的球化退火，之后，再重新淬火、回火。对于严格要求渗层的产品只得报废。

12.渗碳层不均匀

产生的原因是工件表面不清洁或积炭，炉温不均匀，固体渗碳箱过大或箱中渗碳剂混合不均匀，气体渗碳炉内气氛循环不良或漏气，原材料带状组织严重等。消除的办法是补渗。为了避免渗碳层深度增加太多，渗碳温度可适当取低些，这样在深的部位渗碳层深度增加得少，而浅的部位可增加多些。

13.表面腐蚀及氧化

产生的原因是渗碳剂中含有硫和硫酸盐，零件表面不清洁，气体渗碳炉漏气，零件高温出炉，淬火盐浴脱氧不良等。

14.心部硬度不足

产生的原因是淬火加热温度偏低或保温时间不够，心部有未溶解的铁素体，另外，淬火时冷却速度不够，心部有奥氏体分解产物等。消除的办法是重新加热淬火。