实验原理解析和优化方法

增加钢件表面碳含量的化学热处理称为渗碳，渗碳的目的是使钢件获得硬而耐磨的表面，同时又保持韧的中心。对于进行渗碳的钢材，其碳的质量分数一般都小于0.3%，渗碳温度一般取900～930℃，即能使钢处于奥氏体状态，而又不使奥氏体晶粒显著长大。近年来，为了提高渗碳速度，也有将渗碳温度提高到1000℃左右的热处理方法。渗碳层的深度根据钢件的性能要求决定，一般为1mm左右。

钢渗碳缓冷后的显微组织符合铁碳平衡相图，其表面到中心依次是珠光体+渗碳体、珠光体、珠光体+铁素体，一直到钢材的原始组织。渗碳的过程是碳原子在γ-Fe中的扩散过程，根据扩散的菲克第二定律，如果炉内的碳势一定，则渗碳层深度X与渗碳时间T和渗碳温度K有如下关系，即

测量渗碳层深度可用显微硬度法和金相法。本实验采用金相法，即在显微镜下通过测微目镜测量。渗碳层深度是从表面量到刚出现钢材的原始组织为止。另外，还可用显微硬度法测量渗碳层厚度，即试样抛光后不要腐蚀，直接打显微硬度，最表面一点压痕离试样表面0.05mm为宜，这一点也可作为表面硬度值，然后向里每移动0.10mm测一压痕，一直测到心部或低于450HV处为止，然后将各点所测硬度值绘制成硬度分布曲线，并求出有效硬化层深度。有效硬化层深度是由表面垂直至550HV处的距离，用D0表示。(www.xing528.com)

渗碳一般在气体或固体的渗碳介质中进行，煤油是常用的气体渗碳介质。气体渗碳的一个主要优点是可以控制碳势。控制碳势的方法有露点仪、红外CO2分析仪和氧探头等。