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发表于 2016-6-8 07:37:25
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本帖最后由 见仁见智 于 2016-6-8 08:13 编辑
这是一篇曾经发表的关于内氧化的解释帖，也是学习心得，现略加修改，重新发帖如下，仅供参考。
关于渗碳和碳氮共渗过程中发生 ‘内氧化 ’的问题，在论坛中再三被提出并列为一个问题，这对于热处理理论知识较深、有实践经验的同行朋友来说，是一个熟知的题目；而对初涉这个问题的朋友，就不大明白‘氧化’和‘内氧化’的区别了。下面，用通俗一点的语言说一说这个问题到底是怎么一回事，解决此问题的难点在哪里？
气体渗碳发生内氧化的问题，简单地说：渗碳气氛中有一定的 ‘氧势’（这个氧势来自CO2和H2O），这个 ‘氧势’ 足够低才能渗碳，氧势越低则碳势越高。在通常受控的炉气碳势范围内，除了‘碳’ 向钢中扩散以外，还有化学反应中产生的的 ‘氧’ 也向钢中扩散。由于氧势并不高，对铁元素来说，已处于还原状态的环境中，也就是说，扩散到钢中的 ‘氧’ 对铁不会发生氧化，此时的 ‘铁 ’保持着本来的面貌（金属本色）；但对钢中所含的某些合金元素来说，由于发生氧化的 ‘氧分压’ 很低（即与氧的亲和力比铁大，比铁更容易氧化，依次为Ti> Si> Mn> Cr），此时的渗碳气氛中的 ‘氧势’ 仍然相对较高，出现了被氧化的化学反应。
简而言之，所以发生内氧化现象，是因为渗碳气氛对铁呈还原性质，而对某些合金元素是氧化性质。
这些合金元素的氧化主要发生在晶粒边界，而且也发生在晶粒内部。前者称为 ‘晶界氧化’ ，后者叫做 ‘内氧化’，时间越长，透入的深度越大。铁没有发生氧化只有某些合金元素被氧化的所谓 ‘内氧化 ’问题，在渗层较厚的气体碳氮共渗中同样存在，而且倾向更大。
在常用的渗碳气氛中，如果把 ‘氧势’ 降得很低，达到使那些容易被氧化的合金元素也不发生氧化的水平，而此时气氛的 ‘碳势’ 又将升到很高的数字，造成 ‘碳势’ 超出控制范围而失控现象。这种此消彼长、顾此失彼的矛盾现象，就成了解决问题的难点。
钢中的上述合金元素，表面层发生氧化后（其氧化物不腐蚀也能够看到是深色），还造成氧化物周围的该合金元素 ‘贫化’，致使奥氏体的稳定性（淬透性）下降，在 ‘渗碳－直接淬火’ 的工艺下，出现索氏体一类非马氏体组织，即所谓 ‘黑色组织’ ，使表层硬度下降，损害耐磨性；表层氧化物和黑色组织的出现还会改变渗碳层的内应力分布，同时也是一种表面的疲劳源，对疲劳寿命有相当明显的损害。
早期的解决的方法，是采用高碳势渗碳－淬火后精磨除去表面的部分过共析层，当然也磨除了内氧化层（顺便解决尺寸精度问题），其特点是质量高，成本也高，而今在某些很重要的零件上仍然沿用，并没有被淘汰。
随着科学技术的发展，从提高产品的性价比考虑，现在采用 ‘渗碳－直接淬火’ 工艺方案并作为最后工序（即后面不再对渗碳表面进行加工即成为成品直接投入使用的制造方案）越来越多，本来不是问题的问题而今却成了一个突出的问题。
启用这种新工艺，除了选择内氧化倾向低的钢种、调整炉气成分、优化渗碳工艺和选择高速淬火油等措施以外，还采用表面喷丸强化来补救。近代兴起的低真空渗碳方法，还有渗剂中加入稀土或四氯化碳的报道，据称可以完全避免内氧化问题的发生。
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发表于 2016-6-6 13:21:27
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）、12CrNi3A、38CrA、18Cr2Ni4WA、30CrMnSiA
