2023.07.14

金屬表面處理專題-滲碳處理

滲碳製程工藝在中國可以上溯到2000多年以前，最早是用固體方式，液體和氣體滲碳是在20世紀中期出現並得到廣泛與應用。

固體滲碳：將工件和固體滲碳劑（木頭、煤炭等促進劑）一同放入密閉加熱爐中加熱到滲碳溫度，並且保溫一定時間，使固體滲碳劑的活性分解出碳原子，因高溫滲入工件表面晶體結構縫隙的一種最早的滲碳方法。
液體滲碳：利用液體介質中進行滲碳的工藝，有些液體介質含有氰鹽，有劇毒使用需注意，適用於中、小型工件，液體介質導熱加熱速度較快，質量均勻易於控制，操作簡單靈活為其優點，現已發展出無毒鹽浴滲碳。
氣體滲碳：於密閉空間的滲碳爐內放入工件，灌進氣體滲劑（甲烷、乙烷）或液體滲劑（煤油或苯、酒精、丙酮），滲劑在高溫加熱下，會分解出活性碳原子，並滲入工件表面晶體結構縫隙。

表面滲碳處理應用於低碳鋼表面硬化已有相當長時間，滲碳時間越長，溫度越高，一般會使得碳滲透層的深度約可達0.4~1.5mm，滲碳硬度可達HRC58～63，此工藝成熟穩定性高，一般使用於表面滲碳硬化鋼，為低碳鋼，含碳量約0.1~0.25%，滲碳鋼主要合金元素有鉻、錳、鈦、釩等，其主要作用是提高淬火透性。

由於滲碳鋼表面硬且耐磨、心部韌性好、耐衝擊性佳，常使用低碳鉻鉬合金鋼，做為齒輪鋼材，例如齒輪表面熱處理，要求硬度HRC 55~60，齒輪滲碳擴散層約0.2~0.4mm，原材經機製粗加工後再進行表面氣體滲碳處理，將齒輪置入爐內（表面氣體滲碳爐結構示意請參考下圖）升溫至850℃~950℃通入甲烷氣體，高溫下將分解析出碳原子，並滲入鋼材表面，再進行淬火及回火，可獲得表面具有高碳鋼強、硬、耐磨…等特性，鋼材心部保有原物理韌性，得到齒輪外硬內軟等特性，但因高溫特性，致齒輪素材釋放應力，晶體結構轉換變形，需將齒輪再精研磨加工或精滾齒，達預計尺寸及精度才可使用。

GearKo的行星減速機中，其齒輪熱處理在固定模數範圍採用表面滲碳，材料採用優質的合金鋼，從而獲得最佳的耐磨性和耐衝擊韌性。若您有行星減速機的需求，歡迎與我們聯繫。