前言。
燃汽轮机减速器齿轮渗碳工艺复杂，终检项目繁多，属于新技术、新材料的开发项目。以前渗碳零件在渗碳时只是要求检测渗碳层深度和有无网状碳化物等简单检验项目。而燃汽轮机齿轮渗碳，要求测定有效硬化层深度，金相组织要求严格，同时还要求心部机械性能和表面硬度。我们主要是利用渗碳过程中的中间样检验来控制渗碳工艺，并用金相法估测硬化层深度和预测金相组织，以确保渗碳齿轮在接下来的淬回火各项检测项目合格。若有一项不合格都会造成齿轮报废，造成巨大经济损失。因此，中间样的检测显得尤为重要，这就给我们金相检验人员提出了更高的要求。几年来，我们在减速器齿轮渗碳的工作中遇到并解决了生产过程中的一些问题，积累了一定的工作经验。
1、估测硬化层深度
完成一炉渗碳，需要进行多次检验。首先需要进行2～4次中间抽检，然后是炉后样检验(渗碳结束后，随齿轮一同出炉的试样)，随后进行预检样检测(将试样单独高温回火加淬回火的试样，以决定渗碳后的齿轮最终的淬回火温度)，最后是终检样检测(随齿轮一同热处理的试样)。其中预检样、终检样要打显微硬度确定有效硬化层深度，评定金相组织(包括马氏体及残余奥氏体，碳化物，心部组织)级别，再打表面硬度。而中间样必须立即给出估测的硬化层深度和碳化物状态，以便于车间技术人员决定以后的碳势及出炉时间。但是中间样没有时间进行高温回火和淬回火，无法用显微硬度法来确定有效硬化层深度。经过大量的实践，我们采用金相法来估测硬化层深度。一般的，渗碳层有过共析区、共析区和过渡区，测量到共析区基本结束时为止。如图1。实践表明，估测的硬化层深度和用显微硬度法确定的硬化层深度误差不超过0.1mm。
2、碳浓度的评定
2.1碳浓度低的情况
我们在检验中间样时，不仅要估测硬化层深度，还要给出碳浓度情况，及时反馈给车间。因为渗碳时碳浓度的高低将影响最终的检测结果，碳浓度低，将造成淬回火后表面硬度低，有效硬化层偏浅，并造成估测硬化层不够准确。一般的，过共析区为针状马氏体+大量残余奥氏体+碳化物。如果试样没有过共析区，则表明碳浓度低。碳浓度低的情况通常很少遇见。如图2。
2.2碳浓度高的情况
如果碳浓度高，易形成网状碳化物，这是在工作中最常遇到的情况。尤其是强渗期第二阶段和扩散期的碳势较高时，则更易形成网状碳化物。实践证明：图3，4所示的细网，淬回火后网状碳化物基本上消除，见图5，这表明碳浓度最佳。图6所示粗网，淬回火后如图7所示，网状碳化物不能消除，这就表明渗碳过程中碳浓度太高了。
3、异常金相组织
3.1表面氧化
氧化是因为渗碳气氛中含有0：，H：o，cO：等氧化性组分，而钢中又含有与氧的亲和力比铁强的合金元素造成的。它是一种钢在表面以下发生的选择性氧化的现象，氧化物可能弥散地分布于晶粒内，也可能存在于晶界。如图8，清晰地显示出品界存在的黑色氧化物和晶内存在的黑色点状氧化物。图9是预检样中较严重的氧化。有表面氧化的试样，腐蚀后其附近有非马氏体组织，这是由于晶界附近的合金元素贫化所致。
马氏体+大量残余奥氏体+碳化物渗碳后不经磨削的零件，氧化的存在是不允许的。如果渗碳后经过磨削可将氧化层除去则无妨。实践证明，如果第一个中间样氧化层不超过0.03，炉后样氧化层将在0.1mm以内，在齿轮的磨削范围内，对齿轮没有影响。通过对几炉氧化的研究，证明有氧化现象将阻止渗碳的进行。发现造成氧化的原因有以下几个方面：
a．在渗碳前的排气期甲醇滴量不足，使炉内的空气排除不充分，造成氧化；
b．炉子漏气
c．炉子上部冷凝管内有水分回流。
原因找到了，针对上述原因采取了相应措施后，再也没出现过深的氧化层，氧化问题解决了，渗碳过程也就顺利进行了。
3.2渗碳组织中残余奥氏体较多的情况。
渗碳淬回火后，表层应为隐晶马氏体+少量残余奥氏体，如果出现残余奥氏体较多的情况，可能是没有进行高温回火。17cr2Ni：Mo钢属于高淬透性渗碳钢，由于含有较多的合金元素，渗碳层表面含碳量又高，这样就导致马氏体转变温度大幅下降。若渗碳后直接淬火，渗碳层中将保留大量的残余奥氏体，使表面硬度下降，组织不合
格。在随后的磨削过程中残余奥氏体转变为马氏体齿轮表面增加拉应力易产生裂纹
4、结束语。
对生产过程中经常遇到的情况作出了总结，给今后的生产工人和技术人员提供了可靠的检测依据，使检测分析标准化、程序化，使检测更方便、快捷、准确，保证了燃汽轮机减速器齿轮渗碳的成品率。 |
