高温渗碳

高温渗碳

国家标准 GB/T32539一2016 高温 碳 Hightemperaturecarburizing 2016-02-24发布 2016-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T32539一2016 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口 本标准负责起草单位;天龙科技炉业(无锡)有限公司北京机电研究所、天津创真金属科技有限公 司爱协林热处理系统(北京)有限公司、内蒙古第一机械制造集团有限公司、西安福莱特热处理有限 公司 本标准参加起草单位;南京高速齿轮制造有限公司热处理分厂、上海振华重工集团(南通)传动机械 有限公司,浙江尚鼎工业炉有限公司、北京恒智友科技开发中心 本标准起草人:湛宪宪、李俏、姜敬东,股汉奇、赵文军,毛润辉,薛元强,刘臻,褚浩、杨鸿飞、叶玉芳、 毕革平、蔡红、徐跃明
GB/T32539一2016 高 温 渗 碳 范围 本标准规定了钢件在950C以上高温气体渗碳的常用钢种,设备、工艺,质量检验、能源消耗及安全 卫生要求等 本标准适用于钢件的气体高温渗碳 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分;试验方法(A,B,c,D,E,F,G、H,K、,N、T标 尺 eB;/T1182产品儿何技术规范(GPs)儿何公差形状、方向,.位置和跳动公差标让 GB/T3077 合金结构钢 GB/T4340.1 第1部分试验方达 金属材料维氏硬度试验 GB/T4341 金属肖氏硬度试验方法 GB/T5216保证淬透性结构钢 机械电气设备第1部分.通用技术条件 GB5226.1 机械安全 GB5959.4电热装置的安全第4部分:对电阻加热装置的特殊要求 GB/T6394金属平均晶粒度测定法 GB/T7232 金属热处理工艺术语 GB/T9450钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核 GB/T9452热处理炉有效加热区测定方法 电热装置基本技术条件第1部分;通用部分 GB/T10067.1 GB/Tl0067.4 电热装置基本技术条件第4部分;间接电阻炉 GB15735金属热处理生产过程安全卫生要求 cB/T15822.1无损检测磁粉检测第1部分总则 GB/T16924钢件的悴火与回火 GB/T17358热处理生产电耗计算和测定方法 GB/T19944热处理生产燃料消耗定额及其计算和测定方法 GB/T25744钢件渗碳火回火金相检验 术语和定义 GB/T7232和GB/T10067.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件 高温渗碳hightemperaturecarburizing 在950C以上温度进行的渗碳
GB/T32539一2016 3.2 sootlimit 碳黑极限 渗碳气氛在对应温度下开始析出碳黑时的碳势 待处理工件 4.1 材料 采用高温渗碳的工件应优先选用晶粒长大耐受温度较高的细晶粒钢,常用钢种见表1 表1高温渗碳常用钢种 钢种类别 钢号 20CrMnTi，20CrMnMo，12CrMoV，25Cr2MoVA，25Cr2MolVA，12CrNi2，12CrNi3 合金结构钢 12Cr2i4，20Cri，20CrNi3，20Cr2i4，20CrNiMo，18CrNiMnMoA，18Cr2i4w GB/T3077 25Cr2Ni4WA 12Cr2Ni4H,20CrNi3H，16CrMnH，20CrMnH.22CrMoH，20CrNiMoH,20CrMnMoH. 保证淬透性结构钢 15CrMnBH，17CrMnBH，20Cr2Ni4H，20CrNi2MolH，15CrMolH，20CrMoH，20MnVBH GB/T5216 20MnTiBH 15CrNi3Mo,17CrNiMo6，18CrNiMo7-6，20Cr3MowAH，20Cr2Ni4wAH，17Cr2N2MoH 其他钢种 18CrMnNiMoAH,G20CrNi2MoH 4.2加工状态 根据表2所列项目注明待处理工件的加工状态,并保存相关记录 表2待处理工件的加工状态 项目 备注 材料数据 牌号 化学成分 炼钢炉号" 硬度及其他力学性能" 淬透性 晶粒度、脱碳层、非金属夹杂物、显微组织 金相组织" 2处理前的加工制造方法 铸造 注明铸造工艺,必要时应注明金相组织 锻造 注明冷锻、热锻,必要时应注明锻造比 轧制 注明冷轧,热轧 挤压 注明冷挤压、热挤压 冲压 注明冷、热冲压状态 拉拔 注明冷、热拉拔 旋压 注明冷、热旋压 煤接 注明媒接方法 气割 注明气割方法 机械加工 注明机械加工方法及切削量
GB/T32539一2016 表2(续 项目 备注 (3处理前的热处理状态 需要时,注明加热温度、保温时间和冷却方法 正火 完全退火 球化退火 去应力退火 火回火(调质 注明冷矫正或热矫正 4 矫正及其程度" 可根据工件的具体要求,部分或全部省略 4.3外观,质量、形状、尺寸、精度 工件的外观、质量,形状、尺寸、精度偏差要求应符合GB/T1182的规定,记录应予以保存,见表3 表3待处理工件的外观、质量、形状、尺寸、精度记录 项目 备注 外观 裂纹、划痕,锈蚀、黑皮等 以千克作为计量单位 2 质量 (3)工件的形状 用简图表示 特殊形状 厚度差异 孔的形状及位置 4尺寸和精度" 用简图表示 尺寸 整体加工偏差 表面粗糙度 尺寸精度 形状偏差" 直线度,平面度,圆度,圆柱度,线轮廓度及面轮廓度 定向公差" 平行度,垂直度,倾斜度 定位公差" 位置度、同轴度、同心度、对称度 可根据工件的具体要求,部分或全部省略 各形位公差的定义依据GB/T1182 4.4 待处理件的验收 应根据5.1、5.2和5.3的规定验收工件 必要时应对一些重要的或有疑问的项目进行复检 高温渗碳设备 5.1设备组成与基本要求 高温渗碳设备可以是周期式炉或连续式炉生产线 生产线一般由高温渗碳炉、缓冷装置、淬火装
GB/T32539一2016 置、回火炉、清洗机及辅助设备、气氛系统和控制系统等组成 高温渗碳设备应符合GB/T10067.4的有关规定 高温渗碳设备应满足高温渗碳工艺的要求 高温渗碳设备的安全性应符合GB5226.1和GB5959.4中的有关规定 高温渗碳设备应具有良好 的可靠性和易维修性,以满足高温渗碳工艺在高温下长时间作业的需要 5.2高温渗碳炉 5.2.1加热元件 加热元件采用高电阻电热合金或其他材料,应满足高温和高碳势气氛下的稳定工作,其工作寿命应 不低于1年 5.2.2炉衬 炉衬应满足高温和高碳势渗碳气氛下的稳定工作;其工作寿命应不低于5年,炉衬材料和结构应能 保证炉体表面温升<50 5.2.3循环风机 应满足高温渗碳工艺中炉温和气氛均匀性的要求,其工作寿命应不低于1年 5.2.4炉内构件 炉底承重装置或炉底导轨、炉罐、马弗、气氛导流装置等应有足够的高温强度,确保设备能在高温和 高碳势渗碳气氛下稳定工作,其工作寿命应不低于3年 5.2.5快冷装置 需要在高温渗碳后快冷降温的渗碳炉应配备快冷装置,从1050900C的快速冷却时间应不 大于1h 5.2.6安全装置 设备应配置超温连锁保护装置、安全温度与渗碳气氛供给的联锁控制装置、炉压控制与联锁控制装 置,泄压和防爆装置,废气燃烧联锁控制与排放装置等,确保设备安全可靠运行 5.2.7密封 设备应具有良好的密封,避免炉气泄漏 5.2.8取样装置 应配有定碳装置、试样装置和供红外分析仪取气分析的接口 5.2.9温度控制 5.2.9.1最高使用温度不低于1100 5.2.9.2炉温控制精度<士1C 5.2.9.3炉温均匀性<士8C 炉温均匀性应按GB/T9452的规定进行测定 5.2.10气氛控制 5.2.10.1高温渗碳气氛推荐使用滴注式气氛或氮气+甲醇气氛 使用氮气+甲醇气氛时,应采取措施
GB/T32539一2016 确保氮气和甲醇的流量比例稳定 5.2.10.2气氛碳势控制应配备主控和监控系统 主控系统使用氧探头控制碳势,氧探头使用温度应能 达到1100C,最高测量碳势不低于1.5%C;监控系统使用氧探头或co.CO.红外分析仪监控碳势 5.2.10.3碳势控制精度<士0.05%C 5.2.11工艺过程控制系统 可配置渗碳智能专家系统软件,实现渗碳工艺的离线辅助设计及工艺过程的在线动态实时控制 5.3谛火装置 5.3.1淖火装置应配有淬火介质的搅拌,加热和热交换系统 5.3.2淬火介质的温度应能调节和控制 5.3.3淬火装置应配有防爆,灭火,排烟液位监控等安全设施 5.4缓冷装置 5.4.1缓冷装置必要时可配备可通人保护气氛或介质的流量控制装置,以防止工件在缓冷过程中的氧 化脱碳 5.4.2缓冷装置需要时可配备能调节缓冷速度的降温装置 5.5高温回火炉 5.5.1应配备炉气循环装置和保护气氛装置 5.5.2温度控制精度<士1C 5.5.3炉温均匀性<土8C 炉温均匀性应按GB/T9452的规定进行测定 5.6谛火加热炉 5.6.1用于高温渗碳后的二次加热淬火,可以使用高温渗碳炉或其他可控气氛卒火加热炉 5.6.2单独配置的淳火加热炉,最高使用温度为950c 5.6.3炉温控制精度<士！ 5.6.4炉温均匀性<士8C 炉温均性应按GB/T9452的规定进行测定 5.6.5应配备气氛安全温度连锁和超温连锁控制 5.6.6推荐使用滴注式气氛或氮气+甲醉气氛,氮气纯度不低于99.995%,碳势控制范围0.6%C 1.1%C,碳势控制精度<士0.05%C 5.6.7应配有气氛循环装置和定碳取样装置 低温回火炉 5.7 5.7.1应配备循环风机和导流装置 5.7.2炉温控制精度<士1C 5.7.3炉温均匀性<士8C 炉温均匀性应按G;B/T9452的规定进行测定 5.8清洗机及辅助设备 清洗机及所有辅助设备应能满足工艺安全使用的需要 5.8.1 5.8.2清洗过程中产生的废气废液的排放应符合GB15735的要求 5.9设备的维护保养和检定 应制定设备的操作规程和维护保养、检定制度,并妥善保管记录
GB/T32539一2016 高温渗碳工艺过程 高温渗碳工艺 6.1.1高温渗碳应根据渗碳件材料和质量要求选择合适的工艺 常用工艺可参考附录A 6.1.2高温渗碳温度根据工件材料,硬化层深度确定,在950C1050C之间选择 6.1.3强渗碳势不得超过对应渗碳温度下的碳黑极限,不同温度的碳黑极限可参照表4 表4不同温度的碳黑极限值 渗碳温度/ 800 850 900 950 1000 1050 1100 碳黑极限/%c 0.86 1.02 1.18 .51 1.67 1.83 1.34 6.1.4渗碳时间根据硬化层深度和渗碳温度确定,强渗时间一般为扩散时间的25倍 6.1.5扩散一般可在渗碳温度下进行,如渗碳后碳浓度过高或已经形成碳化物,可选用高于渗碳温度 下进行扩散 6.1.6扩散碳势根据工件表面碳浓度和材料合金含量确定,扩散碳势一般在0.65%C1.00%C 为防止碳化物析出,扩散后可采用快速降温 6.1.7 6.2渗碳后的处理 6.2.1直接倬火 根据工件材料晶粒在高温下的长大规律和渗碳层深度,在不影响工件力学性能条件下,优先选择渗 碳后直接淬火 直接淬火时,需降温至淬火温度并均温,淖火温度一般为800C860C 6.2.2缓冷 6.2.2.1对要求渗碳后缓冷的工件,渗碳后降温至工艺规定温度后出炉缓冷,并采取措施防止氧化 脱碳 6.2.2.2根据设备的结构,可通人氮气或甲醉、乙醇,对通人的甲醉、乙醇应保证在750C时能安全 切断 6.2.2.3通人的氮气纯度应不低于99.995%,氮气流量应能调节 6.2.2.4为防止缓冷时形成网状或块状碳化物组织,应对缓冷速度进行适当的控制 6.2.3高温回火 6.2.3.1高温回火时应采用氮气保护,氮气纯度不低于99.995% 6.2.3.2高温回火温度一般为500C700C,保温时间参照GB/T16924确定 6.2.4二次加热淬火与低温回火 6.2.4.1二次淬火加热温度一般为800C860C,保温时间参照GB/T16924确定 6.2.4.2二次淬火加热气氛碳势应根据工件对表面碳浓度的要求确定 6.2.4.3低温回火温度根据工件的最终硬度要求确定，一般为160220 6.3后续工序 6.3.1及时清除工件上附着的残留物
GB/T32539一2016 6.3.2如有需要,可对工件进行喷丸等表面强化处理 6.3.3对工件进行防锈处理 质量检验 7.1外观 已处理工件表面不应有因热处理引起的裂纹,熔融,烧伤及明显划痕 7.2硬度 硬度应按GB/T230.1、GB/T4340.1和GB/T4341规定的方法进行检测 7.2.1 7.2.2高温渗碳火后表面硬度偏差应不超过表5的要求 表5表面硬度偏差要求 硬度偏差 工件类别 HRC HV1 Hs <75 <5 同一工件" 3 同一炉工件 s102 <6 局部渗碳硬度测量位置不应在渗碳与未渗碳交界处 7.2.3心部硬度应符合工件技术要求，一般在随炉试样上测量,有特殊要求时,可通过解剖工件进行 7.3有效硬化层深度 7.3.1有效硬化层深度的测定应符合GB/T9450的规定,偏差应小于硬化层深度的10% 7.3.2有效硬化层一般在随炉试样上测量,若有特别要求时,可在解剖的工件截面上进行 7.4表面碳含量 表面碳含量可按剥层法或光谱法检测,一般为0.75%c1.0%C 当要求韧性较好时,取下限;要 求耐磨性较好时,取上限 7.5金相组织 7.5.1金相组织按GB/T25744进行检验,晶粒度级别按GB/T6394进行评定,其结果应符合表6的 要求 表6高温渗碳工件金相组织要求 马氏体级别 残留奥氏体级别 碳化物级别 心部组织级别 金属平均晶粒度级别 <4级 二4级 <4级 >5级 3级 7.5.2表层内氧化层的深度按GB/T25744进行检测检定,其结果应符合表7的要求
GB/T32539一2016 表7表层内氧化层深度要求 渗层深度e/mn 级别/级 0.75 0.753.00 s6 7.6畸变 高温渗碳、火回火后,可用特定量具测量工件畸变情况,测量内容可根据工件技术要求确定 畸 变量(可为校直后畸变量)应符合技术要求 7.7检验设备 7.7.1硬度计及标准块应经检定合格,并在检定周期内使用 7.7.2定碳天平、光谱、磁粉探伤机金相显微镜或相关测微标尺等应经检定合格,并在检定周期内 使用 能源消耗要求 8.1高温渗碳的电能测定、计算及消耗应符合GB/T17358的有关规定 8.2高温渗碳的工艺燃料测定、计算及消耗应符合GB/T19944的有关规定 安全卫生与劳动保护要求 高温渗碳生产过程的安全卫生与劳动保护应符合GB15735的有关规定 10 产品报告单 根据要求可按每批或每炉填写报告单 报告单应包括下列内容 a)批号或炉号 b 工艺类型或代号; 工件名称和图号 D 工件材料的牌号; 工件材料处理前组织状态; 单件质量及数量; 质量检验结果; h)加工单位 i 操作者; 质量检验员 k)报告日期
GB/T32539一2016 附 录A 资料性附录 常用高温渗碳工艺 A.1高温渗碳淬火回火工艺 图A.1为常用高温渗碳淬火回火工艺曲线 1/C 扩散 强洛 分段 降温 保温 保温 火 低回 清洗 / 图A.1常用高温渗碳淖火回火工艺曲线 A.2高温渗碳二次淬火回火工艺 图A.2为常用高温渗碳二次淬火回火工艺曲线 T/ 强渗 扩收 降温 分段 保温 保温 二次加热 高回 悴火 淳火 缓冷 低回 济火 清洗 清洗 /h 图A.2常用高温渗碳二次倬火回火工艺曲线

高温渗碳GB/T32539-2016

高温渗碳是一种常用的表面处理技术，可以显著提高钢件的硬度、磨损性能和耐腐蚀性能。为了规范高温渗碳的技术要求，国家制定了GB/T32539-2016标准，以下是详细介绍：

一、标准概述

GB/T32539-2016是我国制定的高温渗碳标准，适用于在高温下进行气体或液体渗碳的工艺。

二、应用范围：

该标准适用于各类碳素钢、合金钢、不锈钢以及其他特殊材料的高温渗碳处理。

三、技术要求

1. 渗碳介质：可以选择固态、液态、气态等介质进行渗碳处理。

2. 温度范围：渗碳温度应在钢件的临界温度以上，但不能超过钢件材质的熔点。

3. 渗碳时间：渗碳时间应根据钢件尺寸、材质和要求的渗碳深度等因素进行确定。

4. 渗碳深度：根据不同的工艺要求和使用环境，要求的渗碳深度也有所差异，需根据具体情况进行确定。

5. 其他技术要求：包括预处理、冷却方式、固溶退火处理等，均需根据实际应用情况进行选择。

四、检验方法

1. 渗层厚度检测：可采用切割法或显微镜法进行。

2. 渗碳层组织检测：可采用金相显微镜、扫描电镜等方法进行。

3. 其他检验方法：包括硬度测试、耐蚀性测试等，可根据具体要求进行选择。

总之，GB/T32539-2016标准对高温渗碳的技术要求和检验方法进行了全面规范，为高温渗碳处理提供了技术保障。

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