氣體氮碳共滲SPCC鋼表面硬度超低的原因分析及解決措施

高曉輝

（南京豐東熱處理工程有限公司，江蘇 南京 211200）

SPCC鋼作為冷軋碳素鋼板材，具有優良的塑性變形能力，廣泛應用于汽車、電器、家具和日用品制造。客戶某型號產品采用兩種材料，其中蓋板材料為SPCC鋼，圈體材料與蓋板材料不同，如圖1所示。技術要求為氣體氮碳共滲，表面硬度≥400 HV0.1，化合物層深5～25μm。

圖1 產品結構及檢測位置示意圖Fig.1 Schematic diagram of product structure and detection position

氣體氮碳共滲是在520～570℃溫度下進行，在產品表面滲入氮原子的同時滲入少量碳原子的化學熱處理工藝。主要應用于硬化層薄、受載荷小、畸變控制比較嚴格的耐磨件。其最大的優點是適用于任何鋼種，受硬化層薄的制約，氣體氮碳共滲不能應用于承受重載負荷的產品。

1 試驗工藝及檢測結果

生產設備是UNB1000氣氛氮化爐，表面硬度檢測設備為HV-50型硬度計，載荷為0.1kg，檢測方法遵循GB/T 4340.2—2012《金屬材料 維氏硬度試驗 第2部分：硬度計的檢驗與校準》。

產品氣體氮碳共滲工藝曲線如圖2所示。

圖2 氣體氮碳共滲工藝曲線Fig.2 Gas nitrocarburizing process curve

滲氮過程在整個流程中均存在，第三階段通入CO2，同時測定氨分解率在65%～75%之間，試樣經氮碳共滲工藝后來料試樣符合產品技術要求。檢測結果見表1。

表1 經氮碳共滲后來料試樣的檢測結果Table 1 Test results of the incoming specimens after nitrocarburizing

量產后的第三個月檢驗發現該型號產品蓋板硬度出現超下差的情況，蓋板表面硬度檢測不合格，檢測數值為262～358 HV0.1，化合物層深要求檢測合格。

表2 失效件的檢測結果Table 2 Test results of the failed specimens

2 硬度偏低原因查找、分析

2.1 相關因素排查

首先對來料進行排查，發現來料狀態發生變化，原先的來料蓋板是平面，沒有車刀紋；……