中高碳钢工件高频加热设备热处理工艺分析及复碳工艺应用

中高碳钢工件在高频加热设备热处理加热后易出现氧化脱碳，使工件硬度、强度、耐磨性及疲劳性能下降，往往造成工件发生早期失效；而对于要求较高的工件，脱碳后必须经复碳处理方可再加工使用。

工件加热温度与脱碳层深度的关系中可以看出，工件脱碳深度随高频加热设备加热温度升高而增大，在850℃左右达最大值；高于850℃时，工件氧化速度超过脱碳速度，且氧化皮形成使脱碳减少，脱碳层深度明显下降。可见脱碳层深度在0.4-0.5mm之间。复碳工艺试验采用固体渗碳，其优点是适于单件或小批量生产，设备简单，适应性强，渗剂来源广等。渗碳前，工件在820℃保温以减少温差，使工件渗层更均匀。渗碳工艺为900℃x3h，降至860℃x0.5h，保温后冷却；渗剂采用木炭与铸铁屑（质量比为1:1)配制，复炭后，5CrNiMo 钢工件硬度为55-58HRC，GCr15钢试样硬度达62-64HRC，满足了工件技术要求。

上述复碳工艺试验在生产中得到了应用。5CrNiMo钢热压垫块要求整体在高频加热设备加热后硬度为47～50HRC，由于加热时间长而出现脱碳。垫块采用复碳工艺。工件复碳后，垫块硬度为48-50HRC，满足了技术要求，工件使用寿命延长。复碳工艺另一个典型实例为GCr15钢刀具处理。GCr15刀具用于挤压波纹管钢管加工，要求工件硬度为50 -54HRC。工件在高频加热设备热处理中因加热不当出现脱碳缺陷。渗碳剂（质量分数）为：90%木炭+10%Na2C030 复碳后硬度为51-53HRC，符合技术要求。复碳工艺要点及注意事项如下：(1)中高碳钢工件复碳多采用固体渗碳法，复碳时间与脱碳加热时间相当或适当加长。(2)对于中碳钢工件，复碳时，渗剂宜加入一定比例的铸铁屑、碳化硅粉末等稀释剂成分，以适当降低碳势。(3)高碳钢工件经复碳工艺处理后，有时工件表面碳含量比基体碳含量略高，对其使用性能无不良影响。