渗碳工艺是一种常见的表面硬化技术，主要用于提高低碳钢或合金钢零件的表面硬度和耐磨性。表面碳化处理通过向材料表面扩散碳原子来改变其化学成分，从而形成一层高碳含量的扩散层。以下是渗碳工艺的工艺步骤和注意事项：

工艺步骤

1. 预处理

   • 清洁工件表面，去除油污、锈迹等杂质，以保证碳的均匀扩散。
   • 预热工件，以减少工件在渗碳过程中的热应力和变形。

2. 渗碳

   • 将预处理后的工件放入渗碳炉中。
   • 调节渗碳炉的温度，通常为900-950°C，具体温度取决于所用材料和所需的碳层深度。
   • 通入渗碳介质，常用的有固体渗碳剂（如木炭、碳酸盐混合物）、液体渗碳剂（如甲醇、丙酮）和气体渗碳剂（如甲烷、一氧化碳）。
   • 渗碳时间根据所需的碳层深度而定，一般为1到10小时。

3. 冷却

   • 渗碳结束后，关闭渗碳介质，继续保温一段时间，以使碳原子均匀扩散。
   • 缓慢冷却工件，以减少内应力和变形。冷却方法包括空冷、油冷、水冷等，具体方法选择需根据材料特性确定。

4. 淬火

   • 渗碳后的工件进行淬火处理，以形成马氏体组织，提高硬度和耐磨性。
   • 淬火方法有油淬、水淬、空气淬等，选择合适的淬火介质对防止开裂和变形至关重要。

5. 回火

   • 淬火后的工件进行回火处理，以稳定组织、减少内应力并调整硬度。
   • 回火温度一般在150-250°C，回火时间根据工件大小和要求的硬度而定。

注意事项

1. 温度控制

   • 渗碳温度必须精确控制，过高的温度会导致过烧，过低的温度则会影响渗碳效果。

2. 渗碳剂选择

   • 选择合适的渗碳剂对渗碳效果至关重要，不同的渗碳剂适合不同的工艺条件和材料。

3. 均匀性

   • 保证渗碳介质的均匀分布和工件的均匀受热，以避免碳化层的不均匀性。

4. 冷却和淬火

   • 冷却和淬火过程中的热应力和变形是渗碳过程中常见的问题，合理选择冷却方法和淬火介质可以有效减少这些问题。

5. 防止开裂

   • 渗碳后的工件在淬火过程中容易开裂，特别是在高碳层和高淬透性材料中，因此需要合理选择淬火介质和回火处理。

6. 环境控制

   • 渗碳炉内应保持清洁，避免混入其他杂质，影响渗碳效果。

7. 安全措施

   • 渗碳过程中涉及高温和化学物质，操作人员应穿戴防护装备，遵守安全操作规程。

通过以上步骤和注意事项，可以有效地实现渗碳工艺中的表面碳化处理，提高工件的表面硬度和耐磨性。