9.1.1  模具零件的渗碳

渗碳是将低碳钢或低碳合金钢模具在增碳的活性介质（渗碳剂）中加热并保温，使活性碳原子渗入工件表面，并获得高碳渗层的化学热处理工艺。

（1）渗碳的目的

渗碳主要是为了增加工件表层的含碳量和一定的碳浓度梯度，渗碳后淬火并低温回火，可以获得很高的表面硬度、耐磨性、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。因此，渗碳后工件表层与心部具有不同成分、组织和性能。从而使模具零件既能承受磨损较高的表面接触应力，又能承受弯曲应力及冲击载荷的作用，为目前模具制造中应用最广泛的一种表面强化工艺。

（2）工艺参数

主要工艺参数是渗碳温度、保温时间、渗碳气氛碳势和钢的化学成分等。

1）渗碳温度。渗碳温度升高，铁原子的自扩散加剧，使钢的表面脱位原子和空位数量增加，有利于碳的吸收和扩散，使渗碳速度加快，因而获得一定渗碳层厚度所用的时间缩短。当温度超过一定值时，碳的扩散速度将大于在工件表面的吸收速度，这时渗碳层表面的碳浓度就要下降。渗碳温度过高会造成钢的晶粒长大、工件畸变增加、设备寿命降低等负面效应。(https://www.daowen.com)

2）保温时间。渗碳层的厚度主要取决于渗碳温度和保温时间。随着时间的延长，渗碳层的厚度增加，渗碳速度逐渐降低。

3）渗碳气氛碳势。对于一定成分的钢，其表层中的碳浓度与渗碳温度和渗碳剂的成分有关，渗碳剂活性强，表层中碳浓度下降的极限温度越高。因此，在较高温度下渗碳时，为了保证表层碳浓度不致下降，必须采用活性较大的渗碳剂，或增加渗碳剂的供给量。

4）钢的化学成分。工件中所有合金元素对渗碳层内碳的浓度、渗碳层的厚度、渗碳层的淬硬深度、表面硬度、渗层组织、渗层和工件心部的晶粒度等都有一定的影响。凡是能形成碳化物的元素，如铬、钨、钼等，都能增加渗碳层的含碳量；不能形成碳化物的元素，如镍等元素，将使渗碳层的含碳量减少。

（3）渗碳方法。

根据渗碳介质状态不同，渗碳可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳，近期又发展了真空渗碳、可控气氛渗碳、离子渗碳等。