非马与内氧化(IGO)

文摘   科学   2024-07-12 20:21   江苏  

非马,顾名思义,非马氏体组织,是在淬火后零件表面理想的组织应该为细针状高碳马氏体,但因为许多不可控的因素,在齿轮表面形成了贝氏体、屈氏体(珠光体类)等一些非马氏体的混合组织,该组织会降低渗层表面硬度、耐磨性和疲劳性能。近年来,随着国家机械制造水平的提高,对于非马的要求也越来越高。

非马”与IGO

“非马”通常认为是由于渗碳过程中的内氧化(IGO)所致。但两者还是有一定的区别,IGO通常在金相制样后不腐蚀观察,从表面向内沿晶界延伸。而“非马”组织通常为试样轻腐蚀后观察,呈现区域范围的点状、网状或者条带状黑色,将IGO覆盖并腐蚀出屈氏体、贝氏体等组织,如下图所示。


通过EDS能谱分析,IGO的主要成分为Cr、Mn、Ti、Si等合金的氧化物,使晶界附近的合金元素贫化,使得局部淬透性下降,从而在淬火过程中两侧易出现非马,即形成屈氏体和贝氏体组织的混合物。


IGO的形成:“选择性氧化”

常见的渗碳(碳氮共渗)气氛中难免会存在CO2、H2O、O2等氧化性组分,即氧分压或氧势。在渗碳(碳氮共渗)工艺温度范围(800~1050℃)中,不同元素被优先氧化的顺序为C>Ce(稀土元素)>Ba>Mg>Al>Ti>Si>B>V>Nb>Mn>Cr>C>Fe>P>Mo>Sn>Ni>As>Cu。(参考Ellingham氧势图

因此,从材料的选择上来说,常用的渗碳钢CrNiMo(如18CrNiMo7-6)系列在非马的控制上会优于CrMnTi(如20CrMnTi)。

非马的危害

非马与IGO严重时,会产生剥离和磨削裂纹,降低耐磨性能及疲劳性能。研究表明,非马深度小于13μm时,对疲劳强度影响不大;当非马深度大于16μm,零件疲劳强度降低25%。因此,在GB/T 8539中规定,对性能要求较高的齿轮(ME级)渗碳,在渗碳层≤0.75mm时,其非马氏体组织深度应≤0.012mm;渗层0.75~2.25mm,非马<20μm。一些要求较高的企业,如大众关于非马的控制为10μm。

非马和IGO的控制

通过上述分析可见,主要可以从两个方向控制:一是钢材的选择;二是渗碳过程氧分压的控制:

  1. 渗碳设备的气密性的保证,减少空气进入;

  2. 严格控制渗碳辅料的水分含量;

  3. 严格控制渗碳辅料中有机硫、无机硫等氧化性组分;

  4. 增加炉内气氛置换量,适当提高碳势;

  5. 淬火过程保证渗层表面的中高温冷却速度。

   

往期推荐:


1. 材料、热处理、机械相关书籍大全(点赞收藏起来~)

2.不含苦味酸的晶粒度腐蚀液,实测有效~


3. 金属材料金相腐蚀剂大全(200多种)


4. 双重晶粒度的测定方法


5. 铝合金的常见缺陷及诊断


6. 铜及铜合金的缺陷组织及判别


7. 黑色金属硬度和强度换算表


信息来源:网络


声明:本文所用图片、文字部分源于网络,目的为非商业性知识分享,版权仍属于原作者,如信息有误或涉及版权问题,请第一时间通知(微信号:CZBJ_boy),我们将立即处理!


  • 承接失效分析;

  • 代做材料测试:切片、金相、拉伸、冲击、摩擦磨损、SEM、EDS、XRD、X-ray等;

价格实惠、效率高,有意者留言或添加小编微信。



材子笔记
欢迎大家关注材子笔记。大家多多点赞转发。营造积极的学习分享氛围~
 最新文章