齿轮渗碳热处理内氧化的产生原因及预防措施

机车牵引齿轮、凸轮轴等机械零部件，常采用20CrMnTi、20CrNiMo、20Cr等低碳钢渗碳热处理后磨削加工而成，表面要求耐磨，心部要求一定韧性。由于内氧化对机车牵引齿轮的疲劳性能影响较大，在渗碳热处理过程中对内氧化的控制显得非常重要。

内氧化是指渗碳钢在渗碳热处理过程中虽然铁元素未满足氧化条件，但其中的合金元素如Cr、Mn、Si、Ti满足氧化条件形成合金氧化物，从而使渗碳钢表面出现须状或点状的脆性氧化物，该氧化物的存在会成为疲劳源，最终导致产品断裂失效；另外，内氧化后的区域合金元素减少，会导致钢的淬透性下降。

在气体渗碳热处理过程中，无论是氮基气氛还是滴注式气氛，微量氧的存在仍是不可避免的。渗碳炉内气体与工件材料存在气固相平衡，炉内的微量氧可以渗入工件产生内氧化。经研究表明，可采取以下措施对内氧化程度加以控制：

（1）采用合金含量较少的渗碳钢，或者钢中元素是氧化物形成倾向较小的合金元素进行渗碳；

（2）采用渗碳控制系统，对渗碳工艺参数严格控制，特别是与表面碳浓度密切相关的强渗碳势和扩散碳势。一般地，强渗碳势阶段尽可能选择高碳势，但在采用较高碳势渗碳时要慎重；

（3）采用含氧量较小的渗碳介质，尽可能减少排气时间。

解决内氧化问题，不仅需要对渗碳热处理工艺条件加以改善，更重要的是对渗碳过程中内氧化形成机理有充分的认识，各种条件均达到较为理想的状态，才能防止或抑制内氧化的产生。