通常機械工件在完成機加工之后需要進行滲碳處理，來提高表面硬度、耐磨性能以及解除疲勞強度的等。但是在實際的滲碳熱處理過程中，常常會出現(xiàn)各種缺陷導致的最終的產(chǎn)品不能使用或者壽命降低。本文主要針對滲碳熱處理的控制以及缺陷進行了分析，對實際的滲碳熱處理具有一定的指導意義。
    材料為鋼的機械零件為了得到較高的表面質(zhì)量，一般都需要進行滲碳熱處理，來提高零件表面的強度、硬度、接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。滲碳處理是將剛件放入到滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫一段時間，使碳原子能夠滲入到剛件的表面，使的剛件表面的碳濃度增加。滲碳屬于金屬表面處理的一種，對于低碳鋼和低合金鋼的應用較多；通過將活性滲碳介質(zhì)和工件加熱至900-1000℃的單相奧氏體，保溫一定時間之后，碳原子進入到剛件的表層，但是鋼件心部仍然保持原樣。
    1.滲碳熱處理工藝
    1.1.滲碳熱處理
    滲碳之后的鋼件其表面的化學成分接近于高碳鋼。通常，鋼件在滲碳之后要經(jīng)過淬火處理，來達到高的表面硬度、耐磨性和疲勞強度，并實現(xiàn)鋼件心部具有低碳鋼淬火后的強韌性，使得鋼件既具有非常好的表面質(zhì)量優(yōu)能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛的應用于航空航天、船舶海洋、汽車工業(yè)等行業(yè)。
    1.2.滲碳熱處理
    滲碳熱處理按使用的滲碳劑可分為如下三大類：固體滲碳法：以木炭為主劑的滲碳法；體滲碳法：以氰化鈉（NaCN）為主劑之滲碳法；氣體滲碳法：以天然氣、丙烷、丁烷等氣體為主劑的滲碳法。
    1.2.1.固體滲碳法
    先將處理工件去銹，以適當?shù)拈g隔（20～25㎜以上）排列于滲碳箱中，周圍填圍滲碳劑，加蓋以粘土封密裝入電氣爐。加熱保持一定時間。在爐中經(jīng)過所定后，在爐內(nèi)慢慢冷卻或者由爐中拖出空冷，后進行熱處理。 滲碳鋼的表面為高碳鋼，心部為低碳鋼，有必要施行適用各部份的硬化處理，一般進行一次淬火將心部組織微細化，其次進行二次淬火將滲碳層硬化，最后進行回火使硬化層的組織安定化。
    但依鋼材的種類及使用目的而有適當?shù)臒崽幚恚囥t鋼、鎳鉻鉬鋼等的結晶粒粗大化少，未必要一次淬火，滲碳后實施球狀化退火者已達一次淬火的目的，亦無此必要；一次淬火的淬火溫度高，變形大，容易脆裂，要盡量避免；滲碳層淺的小工件通常省略一次淬火。二次淬火后，施行回火，消除應力，賦予韌性，防止時效變形，要求高硬度者在150℃以下長時回火，忌諱時效變形者，可在稍高的180～200℃回火。
    1.2.2.液體滲碳法
    液體滲碳是以氰化鈉（NaCN）為主成分，所以同時能滲碳亦能氰化，所以亦稱為滲碳氮化（Carbonitriding），有時亦稱為氰化法（Cyaniding）。處理溫度約以700℃界，此溫度以下以氮化為主，滲碳為輔，700℃以上則滲碳為主，氮化為輔，氮化之影響極低。一般工業(yè)上使用時，系以滲碳作用為主。液體滲碳法雖硬化層薄，但滲碳時間短，故內(nèi)部應力較少，同時因C、N同時慘入，所以耐磨性佳。
    1.2.3.氣體滲碳法
    氣體滲碳，由于適合大量生產(chǎn)化，作業(yè)可以簡化，質(zhì)量管理容易算特點，目前最普遍被采用。此法有變成氣體（或稱發(fā)生氣體）及滴注式之兩種。 變成氣體方式之方法是將碳化氣體（C₄H₁₀，C₃H₈，CH₄等）和空氣相混合后送入變成爐（Gas generator），在爐內(nèi)1000～1100℃之高溫下，使碳化氫和空氣反應而生成所謂變成氣體（Converted Gas），由變成爐所生成的氣體有各種稱呼，本文方便上叫做變成氣體。變成氣體以CO、H₂、N₂，為主成份，內(nèi)含微量CO₂、H₂O、CH₄，然后將此氣體送進無外氣泄入的加熱爐內(nèi)施行滲碳。滲碳時，因所需的滲碳濃度不同，在變成氣體內(nèi)添加適當量的C₄H₁₀、C₃H₈、CH₄等以便調(diào)滲碳濃度。
    2.滲碳熱處理控制
    2.1.滲碳熱處理的常見缺陷
    滲碳熱處理的常見缺陷有碳濃度過高、表面局部貧碳、表面產(chǎn)生六角形裂紋等。碳濃度過高產(chǎn)生原因是滲碳時急劇加熱，溫度又過高或固體滲碳時用全新滲碳劑，或用強烈的催滲劑過多都會引起滲碳濃度過高的現(xiàn)象。隨著碳濃度過高，工件表面出現(xiàn)塊狀粗大的碳化物或網(wǎng)狀碳化物。由于這種硬脆組織產(chǎn)生，使?jié)B碳層的韌性急劇下降。并且淬火時形成高碳馬氏體，在磨削時容易出現(xiàn)磨削裂紋。
    碳濃度過低產(chǎn)生的原因是溫度波動很大或催滲劑過少都會引起表面的碳濃度不足。最理想的碳濃度為0.9—1.0%之間，低于0.8%C，零件容易磨損。滲碳后表面局部貧碳產(chǎn)生的原因固體滲碳時，木炭顆粒過大或夾雜有石塊等雜質(zhì)，或催滲劑與木炭拌得不均勻，或工件所接觸都會引起局部無碳或貧碳。工件表面的污物也可以引起貧碳。
    2.2.缺陷的控制
    碳濃度過高的解決方法是不能急劇加熱，需采用適當?shù)募訜釡囟龋皇逛摰木ЯｉL大為好。如果滲碳時晶粒粗大，則應在滲碳后正火或兩次淬火處理來細化晶粒；嚴格控制爐溫均勻性，不能波動過大，在反射爐中固體滲碳時需特別注意；固體滲碳時，滲碳劑要新、舊配比使用。催滲劑最好采用4—7%的BaCO3，不使用Na2CO3作催滲劑。
    表面局部貧碳的處理方法是滲碳溫度一般采用920—940℃，滲碳溫度過低就會引起碳濃度過低，且延長滲碳時間；滲碳溫度過高會引起晶粒粗大；催滲劑(BaCO3)的用量不應低于4%。
    滲碳濃度加劇過渡在進行滲碳處理時應該將固體滲碳劑一定要按比例配制，攪拌均勻。裝爐的工件注意不要有接觸。固體滲碳時要將滲碳劑搗實，勿使?jié)B碳過塌而使工件接觸。去除表面的污物。表面產(chǎn)生六角形裂紋的防止方法是淬火后必須經(jīng)過充分回火或多次回火，消除內(nèi)應力。采用40~60粒度的軟質(zhì)或中質(zhì)氧化鋁砂輪，磨削進給量不過大。磨削時先開冷卻液，并注意磨削過程中的充分冷卻。

    本文主要分析了常用的滲碳熱處理，分別闡述了固體滲碳熱處理、液體滲碳熱處理和氣體滲碳熱處理三種方式。并針對滲碳處理中可能出現(xiàn)的問題進行了分析并提出了控制的方法。