Q235钢渗碳毕业设计.docx

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Q235钢渗碳毕业设计

序言

Q235钢是一种普通碳素结构钢。

Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。

并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。

由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

但是由于Q235钢本身的含碳量较低，所以在某些场合并不是很适用，所以要对其进行处理，本文就是对其进行固体渗碳处理方式的分析。

渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900～950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。

相似的还有低温渗氮处理。

这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。

渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。

最早是用固体渗碳介质渗碳。

液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。

美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。

30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。

60年代高温（960～1100℃）气体渗碳得到发展。

至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。

在此次试验中我们采用的是固体渗碳的方式。

固体渗碳即为将工件放在填充粒状渗碳剂的密封箱中进行渗碳的工艺，由于此方法成本较低，操作也较为简单，所以采用。

同时，为了了解到稀土对渗碳的作用，所以我们将试样分为几组，每一组的渗碳剂中加入不同含量的稀土。

渗碳结束后，通过观察组织的分布情况和测量渗碳层的深度来分析稀土在渗碳过程中所起的作用。

稀土具有促渗的作用，所以我们在进行金相组织观察过程中可以发现，随着我们在渗碳剂中所加稀土含量的增加，渗碳后试样中组织虽没有改变，但是组织的分布范围却在一步步发生变化，一步步接近心部，直至渗透。

同时渗碳层深度的测量也可以说明这一结论，随着稀土含量的增加，试样的心部组织的硬度不再是原始组织的硬度。

通过渗碳处理，Q235钢的表面硬度得到提高，则耐磨性也会有所改善，而在强度方面也会随着渗碳后组织的形成而提高。

固体渗碳后，我们通过分析渗碳后钢的组织和性能变化，并根据不同含碳量对钢渗碳后组织和性能变化机理。

在进行渗碳实验的过程中，不仅使学生加深对所学理论知识的理解和掌握，也可以提高学生分析和解决实际问题的能力，为今后从事相关工作奠定基础。

第一章绪论

1.1选题的背景及意义

随着现代工业的发展，机械产品的质量要求越来越高，服役条件也越来越苛刻。

机械零件长期在高温、高压、高速和有腐蚀介质的条件下工作，表面经常发生磨损、腐蚀、高温氧化或疲劳失效等现象，导致整个零件报废或机器停产。

据统计，80％以上的报废构件是由于表面失效造成的，因此强化金属表面是防止构件破坏和早期失效的有效措施。

化学热处理作为一种既古老而又充满活力的表面强化技术，已经在生产实践中得到了广泛的应用，并带来了显著的经济效益。

化学热处理的工艺类型众多，常见的渗入元素有碳、氮、硼、硅、硫等非金属元素和铬、钒、铝、钛等金属元素。

在各种化学热处理中渗碳的历史最悠久，至少可以追溯到我国2000多年前的战国时期。

目前渗碳技术工艺已经非常成熟完整，渗碳过程控制实现了自动化。

渗碳可分为固体渗碳，气体渗碳，离子渗碳。

常用的是前两种，尤其是气体渗碳应用最为广泛。

将低碳钢件放入渗碳介质中，在900至950度加热保温，使活性碳原子渗入钢件表面并获得高碳渗层的工艺方法叫做渗碳。

齿轮、凸轮、活塞、轴类等许多重要的机器零件经过渗碳及随后的淬火并低温回火后，可以获得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韧性。

工件经渗碳后，表面具有高的硬度、耐磨性、抗蚀性、红硬性和抗氧化性，而心部保持良好的塑性和韧性。

因此近年来渗碳工艺发展迅速。

渗碳根据适应的渗剂不同分为固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳。

由于固体渗碳操作简单，无需特殊设备，工件表面清洁，目前成为最有前途的渗碳方法。

该课题对Q235钢进行固体渗碳处理，分析渗碳后钢的组织和性能变化，并分析不同含碳量对钢渗碳后组织和性能变化机理。

不仅使学生加深对所学理论知识的理解和掌握，也可以提高学生分析和解决实际问题的能力，为今后从事相关工作奠定基础。

1.2渗碳研究现状和发展趋势

渗碳工艺是一个十分古老的工艺，在中国，最早可上溯到2000年以前。

起先是用固体渗碳介质渗碳。

在20世纪出现液体和气体渗碳并得到广泛应用。

后来又出现了真空渗碳和离子渗碳。

到现在，渗碳工艺仍然具有非常重要的实用价值，原因就在于它的合理的设计思想，即让钢材表层接受各类负荷（磨损、疲劳、机械负载及化学腐蚀）最多的地方，通过渗入碳等元素达到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度及耐蚀性﹐而不必通过昂贵的合金化或其它复杂工艺手段对整个材料进行处理。

这不仅能用低廉的碳钢或合金钢来代替某些较昂贵的

高合金钢，而且能够保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。

因此，完全符合节能、降耗，可持续发展的方向。

1.2.1渗碳研究的现状

　近年来，出现了高浓度渗碳工艺，与传统工艺在完全奥氏体区（温度在900～950℃，渗碳后表面碳质量分数为0.85%～1.05%）进行渗碳不同，它是在Ac1～Accm之间的不均匀奥氏体状态下进行，其渗层表面碳浓度可高达2%～4%。

其结果可获得细小颗粒碳化物均匀、弥散分布的渗层。

其渗碳温度降至800℃～860℃温度范围，可实现一般钢材渗碳后直接淬火；由于高浓度渗碳层含有很高数量（20%～50%）的弥散分布的碳化物，故显示出比普通渗碳更优异的耐磨性、耐蚀性，更高的接触与弯曲疲劳强度，较高的冲击韧度、较低的脆性及较好的回火稳定性。

该工艺还具有适用性广、对设备无特殊要求等优点，具有较高的经济效益和实用价值，近年来在国内外获得竞相研究与开发。

为了防止渗碳过程中奥氏体晶粒的粗化，一般都在钢材中添加适量的钛，通过形成碳氮化钛粒子钉扎晶界而阻止晶粒长大。

国家标准规定渗碳钢中钛添加量为0.04～0.08wt%。

然而，最近有研究工作表明，当钛含量超过0.032%，就会在渗碳钢冶炼铸锭凝固时析出氮化钛。

这种氮化钛尺寸达到微米数量级，起不到阻止奥氏体晶粒长大的作用，反而由于这种呈立方体的粒子的尖角效应以及与基体组织的不连续性而成为微裂纹的策源地和裂纹扩展的中继站，严重损害钢材的韧塑性。

工作还表明，将钛含量降至0.02～0.032%，仍然能够同样有效地起到控制奥氏体晶粒长大的作用，而又可避免有害氮化钛粒子的形成，因此是值得推荐的合理的选择范围。

1.2.2渗碳的发展趋势

跨入21世纪，人类对环境保护的要求越来越高，我国已把环保作为一项基本国策，并开始推进清洁生产，要求施行绿色热处理，生产清洁产品。

施行绿色热处理，最根本的是为了人类的可持续发展。

世界环境和发展委员会在《我们共同的未来》报告中阐明“可持续发展”为“既满足当代人的需要，又不致损害子孙后代满足其需要的能力的发展”。

易于理解的是要我们做到自然资源的合理开发利用，同时做好自然资源的保护和环境的保护。

对一个企业而言，要处理好发展与效益、发展与创新的关系，也要处理好发展与资源、发展与环境的关系。

优秀的企业家，要处理好这些关系，也一定要善于处理好这些关系。

在处理中求得生存，求得效益，求得发展。

1.3渗碳实验所需的实验设备

1.3.1渗碳实验炉

渗碳炉顾名思义是用来渗碳实验所用，在这次实验中，我们所用的是箱式电阻炉作为渗碳炉。

电阻炉外壳采用冷轧钢板制作，表面喷涂工艺处理，炉门采用满门式结构，启闭灵活。

膛采用特种陶瓷纤维材料，重量轻，热熔小、空炉损耗小，与老式电阻炉相比节能70%以上。

升温速度快，升温速度可调节。

可编程满足30-50段连续控温和恒温要求，实现定时自动升温和恒温，具有PID自整定，手动自动切换无干扰和超温报警的功能。

控温精度高。

具有温度补偿功能和温度校正功能。

显示精度±1℃。

温度均匀性好。

一体化结构，采用满门设计，外形美观大方。

图1.1

1.3.2金相组织观察显微镜

金相显微镜是将光学显微镜技术，光电转换技术，计算子图像处理技术完美的结合在一起而开发研制而成的高科技产品。

可以在计算机上很清晰的观察金相组织，从而对金相图谱进行分析，评级等，以及对图片进行输出，打印。

金相学主要指借助光学（金相）显微镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料显微组织的成像及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。

其主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。

图1.2

1.3.3抛光机

抛光机是一种电动工具，抛光机由底座、抛盘、抛光织物、抛光罩及盖等基本元件组成。

电动机固定在底座上，固定抛光盘用的锥套通过螺钉与电动机轴相连。

抛光织物通过套圈紧固在抛光盘上，电动机通过底座上的开关接通电源起动后，便可用手对试样施加压力在转动的抛光盘上进行抛光。

抛光过程中加入的抛光液可通过固定在底座上的塑料盘中的排水管流入置于抛光机旁的方盘内。

抛光罩及盖可防止灰土及其他杂物在机器不使用时落在抛光织物上而影响使用效果。

图1.3

1.4本课题设计的目的和主要内容

1.4.1Q235钢渗碳热处理的目的

Q235钢是低碳钢，是一种普通碳素结构钢。

大量应用于建筑及工程结构。

用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。

C、D级钢还可作某些专业用钢使用。

一般轧成角钢、工字钢、钢管、槽钢、钢带或钢板，用于制作各种建筑构件、容器、炉体和农机具等等。

优质低碳钢轧成薄板，制作钢格板的扁钢、扭绞方钢等制品；用于制作强度要求不高的机械零件。

低碳钢在使用前一般不经过热处理，碳含量在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层温度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。

但是由于其含碳量较低，在某些场合并不是十分的适合。

低碳钢由于强度较低，使用受到限制。

适当增加碳钢中碳含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。

因此我们选择渗碳处理，以便于获得性能更好的Q235钢。

1.4.2Q235钢渗碳的主要内容

Q235钢的渗碳热处理，是一种化学热处理方式。

利用固体渗碳的方法增加了钢件的表面的含碳量，从而提高了表面的硬度，从而也增加了表面的耐磨性，二钢件的心部组织仍保持着原始组织的含碳量，具有较高的塑性与韧性。

总之，提高了钢件的整体性能。

（1）对Q235钢进行渗碳处理，制定其渗碳工艺参数，包括渗碳加热温度和保温时间，并阐述理由。

钢在渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。

这是机器制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺。

渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

（2）将经渗碳后的试样冷到室温，观察单一渗碳后的组织，测定渗碳层的深度，并金相摄影，分析其组织形成机理；测定渗碳后从钢表面到心部的硬度，绘出硬度与离工件表面距离的关系曲线，并分析硬度形成机理；重点比较和分析不同碳含量对钢渗碳后组织、渗碳层和性能影响。

（3）对渗碳后试样进行淬火和回火处理，制定其淬火工艺参数，观察淬火和回火后的组织，并金相摄影，分析其组织形成机理；测定淬火和回火后的硬度，并分析硬度形成机理。

第二章Q235钢渗碳热处理的研究方案与实验结果分析

2.1Q235钢原始组织性能分析及渗碳方式的选择

2.1.1Q235钢材质分析

Q235钢是一种普通碳素结构钢。

碳素结构钢易于冶炼，价格低廉，性能基本满足一般工程结构的要求，用量约占刚才总产量的百分之七十至百分之八十。

碳素结构含碳量较低，硫与磷的含量较高。

通常以热轧空冷状态供应，其塑性高，焊接性好，使用状态下住址为铁素体加珠光体。

碳素结构钢常以热轧板、带、棒及型钢使用，适于焊接，铆接，栓接等。

在碳素结构钢中，Q235钢既有较高的塑性又有适中的强度，成为应用最广泛的一种碳素结构，既可用作较重要的建筑、车辆及桥梁等的各种型材，又可用于一般的机器零件。

但有时需加一些热处理来改善性能。

Q235钢的原始组织金相图如下图所示。

正是因为Q235钢的这些优点，同时也造成了它的一些缺点。

相比于低合金高强度结构钢，Q235作为很普通的碳素结构钢，在强度等性能上明显显的不足。

而对于其它机器零件用钢，在表面强度、硬度、耐磨性等方面也存在不足。

因此在某些应用场合需对该钢种进行处理，渗碳处理是一个常用的方法。

图2.1

如图所示，在铁素体晶界处出现一些游离的渗碳体。

这些渗碳体包括三次渗碳体，也包括珠光体离异的渗碳体，即在共析转变时，珠光体中的铁素体依附在已经存在的先共析铁素体上生长，最后把渗碳体留在晶界处当继续冷却时，从铁素体中析出的三次铁素体又会在附加在离异的共析渗碳体上。

渗碳体在晶界上分布，将引起晶界脆性，使低碳钢的工艺性能（主要是冷冲压性能）恶化，也使钢的综合力学性能降低。

这也是对Q235钢进行渗碳热处理的一个主要原因。

2.1.2渗碳方式的选择

根据渗碳剂的不同，渗碳方法有固体渗碳、气体渗碳和离子渗碳。

常用的是前两种，尤其是气体渗碳在生产中尤为广泛。

我们在这这次对Q235钢的渗碳实验中，选择的是固体渗碳的方式。

如下对三种渗碳方法简单描述并加以比较。

（1）固体渗碳固体渗碳是将低碳钢件放入装满固体渗碳剂的渗碳箱中，密封后送入炉中加热至渗碳温度保温，以便于活性碳原子渗入工件表层。

固体渗碳剂有一定颗粒度的木炭加碳酸盐混合而成。

渗碳温度一般为900～930℃,渗碳保温时间视层深要求决定，一般需要十几个小时，但是有序我们这次试验的试样较小，所以渗层很浅，因此时间只需要5～6个小时。

固体渗碳的优点在于不需要专门的设备，工艺简单，适用于单件货小批量生产。

正是因为固体渗碳有这方面的有点，适合学校里的小型实验操作，所以我们这次采用固体渗碳方法。

（2）气体渗碳气体渗碳是将零件放入含有气体渗碳介质的密封高温炉罐中进行碳的渗入过程的渗碳方法。

渗碳温度一般为920～950℃.但是由渗剂直接滴入炉内进行渗碳时，由于热烈分解出的活性碳原子过多，不能全部为零件表面吸收而已炭黑、焦油等形式沉积于零件表面，阻碍渗碳过程，而且渗碳气氛的碳势也不易控制。

因此，气体渗碳不适应于学校的小规模的实验，且在成本方面远远多于固体渗碳的，所以没有采用气体渗碳。

（3）离子渗碳离子渗碳是在低于一个大气压的渗碳气氛中，利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行渗碳的工艺。

离子渗碳的渗碳速度高，可以精细的控制渗层深度和渗层组织的分布，渗碳效率高，渗层的表面质量好，在渗碳的零件上不产生炭黑或很少，对于有细长孔或孔槽的零件有较好的渗碳效果。

但是同时由于成本较高，不适用于我们这个实验，所以不被采用。

总之，在综合考虑三种渗碳方法的利与弊的基础上，选择固体渗碳作为我们的渗碳方法。

2.2渗碳前的Q235钢试样的制备

2.2.1Q235钢试样的机加工

将Q235钢的原始试样经车床、磨床的初步加工至圆柱形，尺寸约为10×10×20mm。

我们一共制备了六个试样，其中五个用于渗碳，剩下的一个作为原始组织当做比较对象。

由于试样制备完成后要在显微镜上观察金相组织，而且在渗碳的过程中必须要保证每个面的深层深度相对一样，所以一定要保证工件各个加工面的精度;加工时,工件绕某一固定轴线回转,各表面具有同一的回转轴线,故同时保证加工面间同轴度的要求，但是，仅仅通过机加工得到的试样表面的精度是远远不符合金相组织的观察和之后的渗碳要求的，因此之后要进行精加工。

通过机加工为后面的精加工的提供了一个较好的表面基础。

2.2.2Q235钢试样的精加工

在对Q235钢机加工之后，为了满足渗碳和金相组织观察要求，还需进行精加工。

（1）在试样上仍有比较粗大的划痕的时候，先用砂轮进行打磨。

打磨至表面相对平整。

（2）我们这里说的精加工，第一大步就是用砂纸手工打磨，直至打磨至满足要求。

首先，用粗砂纸进行打磨，这一步完成的要求在于试样首先要平，不能一端高，一端低，也不能两端低中间高或是中间凹下去，这些都是不允许存在的，否则需要重新打磨，并且在粗砂打磨后，要求划痕必须只按一个方向（这是每一步砂纸打磨是的共同要求），否则也重新打磨，满足以上要求时，代表粗砂打磨完成，可以进行下一步的砂纸打磨；第二步，用1#砂纸打磨，打磨要求和粗砂大致相同，当然划痕要相对于细小一些；第三步，用0#砂纸打磨，要求同上；第四步，01#砂纸打磨，要求同上；第五步，02#砂纸打磨，要求同上；第六步，03#砂纸打磨，要求同上；第七步，04#砂纸打磨，要求同上。

总而言之，在砂纸手工打磨过程中，我们一定要注意试样的表面的平面度，尽量保证一个较高的平面度和两平面之间的垂直度，是每个平面上的划痕都是朝着一个方向的，尤其需要注意的是试样平面的边缘处的打磨，尽量保证边缘处的精确度一样满足要求，不能有“塌陷”的边缘存在。

砂纸打磨的顺序为粗砂→1#→0#→01#→02#→03#→04#。

如果在某一步出现表面不平的现象，很有可能需要重新从粗砂开始打磨。

（3）在完成砂纸的打磨后，我们的试样已经达到了渗碳的表面要求，因此可以进行渗碳试验了。

对于其中一个不进行渗碳实验的试样，为了达到实验金相观察的镜面要求，仍需打磨。

这次是在抛光机上打磨，直至完成镜面要求。

在用抛光机抛光时，试样磨面与抛光盘应绝对平行并均匀的轻压在抛光盘上，注意防止试样飞出和因压力过大而产生新划痕。

同时还应使试样自转并沿转盘半径方向来回移动，以避免抛光织物局部磨损太快在抛光过程中要不断添加微粉悬浮液，是抛光织物保持一定湿度。

湿度太大会减弱抛光的磨痕作用，使试样中硬相呈现浮凸和钢中非金属夹杂物及铸铁中石墨相产生“曳尾”现象；湿度太小时，由于摩擦生热会使试样升温，润滑作用减小，磨面失去光泽，甚至出现黑斑。

为了达到抛光的目的，要求转盘转速较低，抛光的时间应该要比去掉划痕的时间长些。

（4）抛光达到要求后，就要对试样进行腐蚀处理了。

首先对抛光后的试样用清水清洗，清洗过程中要用药棉等较柔较软的物品进行擦拭；然后再用酒精进行清洗，清洗过后用电吹风吹干；再次，用4%的硝酸酒精进行腐蚀处理，在腐蚀大概15秒左右的时间后拿出迅速用清水清洗，最后吹开。

此时的试样已经达到了观察金相组织的要求了。

（5）其中五个试样完成渗碳热处理后，由于需要观察渗碳后的组织，以便于同原始组织进行对比，所以仍需进行砂纸打磨，抛光机抛光处理，以达到镜面效果，所以那五个试样要按照上面的一步一步一步再次来过，完成后就可以进行金相观察和比较。

综上所述，试样的制备过程中，我们需要保证试样的平面度与垂直度，和尽量减少表面划痕的存在，这样我们才能在金相观察时能够更好的比较分析试样渗碳后的组织变化。

2.3Q235钢试样的渗碳热处理

在本章第一节我们已经分析了在这次渗碳实验中采用固体渗碳时最合适的。

所以下面进一步分析渗碳的过程。

2.3.1渗碳试样的分组

在渗碳过程中，我们为了得到不同的渗层深度，但是在渗碳时间和温度相同的情况下，只能依靠改变渗碳时渗入的碳含量来控制，因此我们利用稀土的含量来控制渗碳的含量，从而达到不同渗层深度的目的。

我们依次选用分别含1%、3%、5%、8%稀土的固体渗碳剂进行渗碳。

我们在确定分组方案后，将稀土与固体渗碳剂按照分组的四种比例进行混合，尽量混合均匀；对于较大的固体渗碳颗粒应该予以碾碎，保证更好的渗碳。

然后将混合好的四组渗碳剂分别放入四个差不多大小的渗碳罐中，保证渗碳剂能够刚好将渗碳罐填满，尽量减少渗碳罐中的间隙，使得渗碳剂在高温下不易被氧化。

在装罐后，要用密封泥对渗碳罐的合盖处进行密封，防止高温下渗碳剂发生氧化。

密封好后，将四个渗碳罐同时放入加热到指定温度的炉中。

2.3.2渗碳实验的温度与时间

固体渗碳温度一般在900～950℃之间，我们选择930℃。

而且在正常情况下，渗碳所需要的时间一般有十几个小时，但是由于我们的试样尺寸较小，所以只需要5～6个小时即可。

在用密封泥完成渗碳罐的密封后，要先放置一段时间，以尽量使得密封泥不是要潮湿，但也不要太干。

在放置过程中，我们要对渗碳炉进行升温，并按照渗碳炉的使用规范设置安全温度和报警温度。

因为炉温在停止加热后仍有一定的上升空间，所以一般安全温度和报警温度比所需温度要低上几度，我们设在927℃。

在完成升温后，我们要同时将四个渗碳罐放入炉中。

在放入过程中我们要注意，不要让渗碳罐碰到炉壁，以防止受热不均，从而导致渗碳不均，影响金相的观察和比较，也会对深层深度的测量和表面硬度的测试造成很大的障碍；当然两个相邻的渗碳炉也不要想接触。

在将渗碳罐放入渗碳炉中之后，炉内温度定会下降一部分，当我们等到温度再次上升到930度时，我们才可以开始计时。

在保温阶段，我们必须一直守在渗碳炉旁，以免发生什么意外情况。

在保温6个小时后我们切断电源，及不再保温，进入炉冷阶段。

在冷却20个小时左右后，打开渗碳炉，拿出渗碳罐后取出试样。

此时的试样已经完成了整个渗碳过程，在取试样的过程中一定要注意不要将分组好的试样弄混，否则在观察比较过程中会有些不必要的麻烦。

2.4渗碳后的试样的制备

试样渗碳结束后，由于要观察其金相组织，以便于同原始试样进行比较分析，所以仍需进行试样表面的打磨。

这一打磨过程同之前的试样制备过程完全一样。

注意事项也是保持试样表面的平面度和垂直度，以及在表面边缘处一定不要产生塌陷现象，否则在组织观察过程中会很模糊，不能清楚的比较分析试样从表面到心部的组织变化规律，更加不能同原始组织相对比，不能得到所需的实验结果。

试样得到镜面效果后即可观察使用的金相组织。

2.5渗碳试样的金相组织观察与分析

渗碳结束后，试样应进行金相组织的观察，以用来进行组织的分析与同原始试样组织的比较。

试样观察需用金相组织观察显微镜，通过光电转换技术得以在电脑上观察，并拍照，用以之后的分析。

由于之前渗碳时是将试样按照渗碳剂含稀土量的多少分为四组，现在按照四组来分析随着稀土含量的多少，渗碳试样的组织性能的变化情况。

对于稀土对渗碳过程的作用，我们简单做下说明。

在稀土渗碳时未发现有稀土元素渗入到试样里面，稀土催渗的机理是由于稀土元素对渗碳工件表面有净化作用，使渗碳工件表面吸附活性碳原子能力增强，稀土元素还能加速渗碳剂的活性碳原子分解，从而提高了渗碳工件表面碳的浓度梯度，使渗碳速度加快。

从而加入稀土之后，渗碳层的有效硬度层增加；碳化物的分布也较为细小，则提高了试样渗碳后的性能；加入稀土渗碳后，渗碳层的表面压应力也随之增加。

这是我们所应该具备的专业知识，这次实验也是在验证这一结论。

表2.1机床渗碳零件的渗碳层深度

渗碳层深度/mm

应用举例

0.2～0.4

0.4～0.7

0.7～1.1

1.1～1.5

1.5～2

厚度小于1.2mm的摩擦片，样板等

厚度小于2mm的摩擦片，小轴，小型离合器，样板等

轴，套筒，活塞，支承销，离合器等

主轴，套筒，大型离合器等

镶钢导轨，大轴，模数较大的齿轮，大轴承环等

2.5.1稀土含量为零时的组织（组织金相图为用400倍放大后拍的）

这是一种特殊的情况，我们不加入其他任何的促渗剂，完全是依靠温度和时间来完成整个渗碳的过程。

由显微镜观察并拍照得出以下的一些金相照片。

⑴由图2.2和图2.3可知，这是渗碳试样的表面的表层部分部分，尤其是图2.2，可以说是渗碳表面的边缘部分。

同时我们还知道，由于在试样的制备过程中，在打磨试样的边缘部分的时候没有处理好，所以导致边缘部分及表层的塌陷，所以整个表面不是很平整，所以在拍照的过程中，不能很清楚的拍到整个多要拍摄的区域，导致表层部分的模糊不清，但是并不影响