滲碳(Carburizing、carburising、carburization)是铁和钢的热处理方式,讓铁或钢在富含碳的材料中(例如木炭或一氧化碳中)加熱,使碳吸收到金屬中。滲碳的目的是使金屬表面更硬,依照滲碳溫度及時間的不同,其影響的區域含碳量也會不同。滲碳時間越長,溫度越高,會使得碳滲透的深度變深。當铁和钢在淬火快速冷卻時,外層高含碳量的部位會由奥氏体變質為马氏体,因此表面會變硬,而其內部仍維持較軟且較堅韌的肥粒鐵或(及)波來鐵微結構。
滲碳製程的特點有以下幾點:應用在低含碳的工件上,工件會和高含碳的氣體、液體或固體接觸,之後會產生硬的工件表面,而工件內部仍維持韌性及延展性,其表-{面}-硬化的深度可以到。有時滲碳製程可以補救在之前加工時不希望出現的情形。
方法
鋼的滲碳是指在有高含碳物質的條件下,對金屬-{表}-面進行熱處理,滲碳可以增加低碳鋼的表面硬度
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! 工件性質
! 滲碳的效果
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| 機械
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*增加表面硬度
*增加抗磨性
*增加疲勞強度及抗張強度
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| 物理
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*可能會有晶粒的成長
*可能會有尺寸的變化
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|化學
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*增加表面的含碳量
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工件材質
一般而言會滲碳的材料是初始含碳量在0.2%至0.3%的低碳鋼或合金鋼。工件表面需要清除油污、氧化物或是鹼性溶液的污染物,這些污染物會讓碳無法滲入到工件的表面
不同滲碳方法的比較
一般而言,包裹滲碳設備可以比液態滲碳或氣態滲碳要處理更大型的工件,但液態滲碳、氣態滲碳的速度更快,可以進行機械化的材料處理。滲碳相較於滲碳氮化的優點是影響的深度可以比較深(可以到0.3吋甚至更大)、扭曲量較小、衝擊強度較大。因此適用於高強度及需耐磨損的應用(例如剪刀或是劍)。其缺點是費用、加工溫度較高、以及加工時間較長等。
設備選擇
一般來說,氣體滲碳用在較大的工件上。液體滲碳用在小型或是中型的的工件。包裹滲碳可以用在大工件,或是將小工件批量集中處理。真空滲碳(低壓滲碳或是天然氣滲碳)配合油淬火或高壓氣體淬火(HPGQ)結合使用,可以用在許多不同的工件,依工件中的合金元素而定。
相關條目
*渗碳钢
*滲碳氮化
*表-{面}-硬化
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*坩堝鋼
*哈維裝甲,也稱Harveyized steel,早期的滲碳應用
*,滲碳技術的開創者
*滲氮
*黑陶
參考資料
延伸閱讀
*Geoffrey Parrish, Carburizing: Microstructures and Properties. ASM International. 1999. pg 11
外部連結
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