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真空渗碳工艺举例
1Cr17Ni2不锈钢低压真空渗碳工艺研究
1.1试验材料
试验用Cr17Ni2不锈钢零件为连杆，随炉试样为圆环样，外径φ24mm，内径φ7mm，厚度6mm，随炉样为检测试样。渗碳后要求表面硬度≥660HV，心部硬度35~45HRC，渗层深度0.35~0.60mm。
1.2真空渗碳工艺
工艺曲线见图1，渗碳温度为980℃，在低压渗碳阶段通入乙炔，在700~800Pa压力下保持一段时间之后，将加热室抽至高真空度，进入碳原子向试样内部的扩散阶段，完成一次脉冲过程。如此循环，并且逐渐延长每个脉冲过程真空扩散阶段的时间，至最终完成渗碳。

图1真空渗碳工艺曲线
1.3试验方案
Cr17Ni2不锈钢真空渗碳需进行两次淬火。第一次淬火采用渗碳后直接氮气冷却方式，气体压力为1.8bar，然后将试样在980℃和1000℃下重新加热进行第二次油淬。两次淬火后，一种进行冰冷处理后再回火，另一种直接回火没有进行冰冷处理，目的是比较淬火温度和冰冷处理对Cr17Ni2不锈钢组织和硬度的影响。具体的试验参数见表1。回火工艺为300℃×2h。
表1Cr17Ni2钢真空渗碳试验参数

2试验结果及分析
2.1Cr17Ni2钢真空渗碳淬火后的硬度
表2Cr17Ni2钢试样真空渗碳淬火后表面硬度和心部硬度

2.2渗碳层深度

图2渗碳层深度（a）P1试样（b）P4试样
2.3淬火温度和冰冷处理
从表2和图2可以看出二次淬火温度对渗层梯度分布、渗层组织、试样表面硬度和心部硬度没有明显的影响，淬火温度可以选择在980~1000℃之间。经过冰冷处理后的试样在相同的工艺条件下比未经过冰冷处理的试样表面硬度提高了1.0~2.5HRC，这表明Cr17Ni2钢在淬火后表面含有一定数量的残留奥氏体，因此采用冰冷处理工艺是十分必要的。
218CrNi4A钢齿轮真空渗碳工艺
低压真空渗碳工艺见表3，渗碳剂为乙炔，载气为高纯氮气，渗碳温度为900℃，强渗总时间为21.3min，扩散总时间为523.7min。试件渗碳、淬火后，齿高中部的有效渗层深度要求为0.9～1.1mm。

表318CrNi4A钢齿轮真空渗碳工艺

经低压真空渗碳处理后的试件，先650℃高温回火，油淬后迅速转入－80℃冰冷机中冰冷2h，随后在150℃低温回火2h。
2.1试验结果
图3是同等渗碳层深度下可控气氛渗碳与本文低压真空渗碳处理后的显微硬度随深度的变化，可看出低压真空渗碳处理后齿轮的外表层硬度值最高，要优于气氛渗碳。有效渗碳层深度为1.04mm。

图3渗碳层显微硬度梯度