常见渗碳(碳氮共渗)钢

　　20、20cr、20crmnti等含碳量为0.15%~0.25%的低碳(低合金)钢，经渗碳(碳氮共渗)热处理工艺后，表层(0.5~2.0mm)含碳量达到0.8%~1.05%，核心仍保持原有含碳量。淬火和低温回火后，表层组织由高碳马氏体和碳化物组成，硬度高(HRC55~65)，耐磨；核心组织由低碳马氏体或低碳马氏体和铁素体组成，硬度低(HRC≤43)，塑性高。广泛应用于要求表层耐磨、心韧的弹簧。

　　15、20等低碳钢，由于淬火性差，渗碳(碳氮共渗)淬火后心部强度低。只适用于表层耐磨、截荷小、冲击小、核心不需要高强度的小弹簧，如轴套、链条、小水阀等。

　　弹簧表层要求耐磨，心核心需要良好的韧性，常采用20cr、20crmnti钢等淬透性好的低合金渗碳钢。如果长期在摩擦条件下工作，承受一定交变负荷和冲击负荷的活塞销、销轴等，往往采用20cr钢渗碳(碳氮共渗)淬火；对于交变负荷重、冲击大的齿轮(截面≤30~35mm)，则采用20crMnTi钢渗碳(碳氮共渗)淬火。20crmnti钢渗碳(碳氮共渗)淬火晶粒细小，淬透性好，热处理工艺变形小，可以保证核心以低碳马氏体为主体的组织，核心强度高(HRC38~43)，同时具有较高的塑性韧性(αk≥100J/cm2)；对于荷较重的大截面(弹簧壁厚≥35~40mm)的渗碳(碳氮共渗)齿轮，可与重型拖拉机、汽车相同，采用30crmnti钢，保证核心强度较高，核心与渗碳(碳氮共渗)层的过渡区强度也较高。

　　低碳钢渗碳(碳氮共渗)淬火和中碳钢调质(正火)高频表面淬火，虽然两者都是提高弹簧表层硬度、耐磨性和疲劳强度，但在使用中应有区别。一般而言，低碳钢淬火主要用于锶b=700~1000MPa的较大负荷、冲击较大、中低速齿轮、花键轴等部件；而中碳钢高频表面淬火则用于相对载荷较轻(400~700MPa)、冲击较小的齿轮、轴类等部件。由于碳马氏体高频淬火层的耐磨性和调质心部的强韧性低于碳钢渗碳(碳氮共渗)淬火渗碳(碳氮共渗)层和低碳马氏体心部。此外，由于高频淬火工艺的影响，大模数(m=5~6)重载齿轮和锥形伞齿轮，齿面高频淬火层沿齿廓分布，无法完成；特别是大锥齿轮两弧齿面硬度差大，使用中经常出现断齿等过早损坏，影响正常运行。在这方面，应考虑采用20CrMnTi钢渗碳(碳氮共渗)淬火代替40Cr钢调质和高频淬火，虽然制造成本较高，但一顶多用，利大于弊。

　　渗碳(碳氮共渗)钢的选材也以淬透性为主，核心要求高强度，一般选用低碳合金钢，否则选用低碳钢，渗碳(碳氮共渗)充分发挥材料的潜力，因此尽量选用符合弹簧性能要求的材料，以提高经济效益。