GB/T 34889-2017 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火

　　ICS 25 . 200 J 36

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34889—2017

　　钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火

　　Carburizingorcarbonitriding，quenchingandtemperingofsteelparts

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 34889—20 17

　　GB/T 34889—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC 75)提出并归口 。

　　本标准主要起草单位：北京机电研究所、常州新区河海热处理工程有限公司、江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司、天津创真金属科技有限公司、西安福莱特热处理有限公司。

　　本标准主要起草人：吕东显、殷和平、徐跃明、史有森、李俏、向建华、姜敬东、郭巧玲、杨祯。

　　GB/T 34889—20 17

　　钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火

　　1 范围

　　本标准规定了钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火的技术要求及方法。

　　本标准适用于钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火处理，不适用于铸铁件和粉末冶金件。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 224 钢的脱碳层深度测定方法

　　GB/T 230 . 1 金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T 标尺)

　　GB/T 699 优质碳素结构钢

　　GB/T 700 碳素结构钢

　　GB/T 1182 产品几何技术规范(GPS)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注

　　GB/T 3077 合金结构钢

　　GB/T 4340 . 1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 4341 . 1 金属材料 肖 氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 5216 保证淬透性结构钢

　　GB/T 6394 金属平均晶粒度测定法

　　GB/T 7232 金属热处理工艺 术语

　　GB/T 8121 热处理工艺材料 术语

　　GB/T 9450 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核

　　GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法

　　GB/T 10201 热处理合理用电导则

　　GB/T 12603 金属热处理工艺分类及代号

　　GB/T 13324 热处理设备术语

　　GB 15735 金属热处理生产过程安全、卫生要求

　　GB/T 15822 . 1 无损检测 磁粉检测 第 1 部分：总则

　　GB/T 16923 钢件的正火与退火

　　GB/T 16924 钢件的淬火与回火

　　GB/T 17358 热处理生产电耗计算和测定方法

　　GB/Z 18718 热处理节能技术导则

　　GB/T 18851 . 1 无损检测 渗透检测 第 1 部分：总则

　　GB/T 19944 热处理生产燃料消耗定额及其计算和测定方法

　　GB/T 21736 节能热处理燃烧加热设备技术条件

　　GB/T 22561 真空热处理

　　GB/T 34889—20 17

　　GB/T 25744 钢件渗碳淬火回火金相检验

　　GB/T 30822 热处理环境保护技术要求

　　GB/T 30825 热处理温度测量

　　GB/T 32541 热处理质量控制体系

　　JB/T 6050 钢铁热处理零件硬度测试通则

　　JB/T 7530 热处理用氩气、氮气、氢气一般技术条件

　　JB/T 9209 化学热处理渗剂 技术条件

　　JB/ T 9218 无损检测、渗透检测

　　JB/ T 10312 钢箔测定碳势法

　　JB/T 11078 钢件真空渗碳淬火

　　JB/T 11809 真空低压渗碳炉热处理技术要求

　　SH/T 0553 工业丙烷、丁烷

　　3 术语和定义

　　GB/T 7232、GB/T 8121、GB/T 13324、GB/T 9452、GB/T 16923、GB/T 32541 中界定的术语和定义适用于本文件。

　　4 工艺分类及代号

　　钢件渗碳、碳氮共渗的工艺分类及代号按照 GB/T 12603 的规定，具体分类及代号见表 1 。

　　表 1 渗碳、碳氮共渗工艺分类及代号

　　5 待处理工件

　　5 . 1 常用材料

　　渗碳、碳氮共渗常用钢种及牌号列于表 2(包括但不限于)。

　　GB/T 34889—20 17

　　表 2 渗碳、碳氮共渗常用钢种及牌号

　　5 . 2 加工状态

　　5 . 2 . 1 按表 3 规定的项目记录待处理工件的加工状态并予以保存。表 3 待处理工件的加工状态

　　GB/T 34889—20 17

　　5 . 2 . 2 按表 4 规定的项目记录待处理工件的外观、质量、形状、尺寸及精度，并予以保存。

　　表 4 待处理工件的外观、质量、形状、尺寸及精度

　　5 . 3 待处理工件的验收

　　待处理工件应按照 5 . 1 、5 . 2 的要求验收，必要时对一些重要或有疑问的项目进行复检。

　　6 渗碳与碳氮共渗淬火回火设备

　　6 . 1 渗碳与碳氮共渗加热设备

　　6 . 1 . 1 根据工件类别和工艺要求合理选择加热设备，加热设备应满足 GB/T 32541 的相关要求，其有效加热区按照 GB/T 9452 的方法测定，其温度均匀性应控制在 ±10 ℃以内。

　　6 . 1 . 2 气体渗碳设备、气体碳氮共渗设备的炉气成分稳定，碳势应可调、可控。 炉体密封性好，炉气能充分循环;以气体为原料气时，要求原料气的化学成分稳定，气氛和碳势可调，有害杂质少;渗剂入口不易堵塞;以有机液体的热裂解气为原料气时，有害杂质少，易裂解，流动性好，渗剂应符合 JB/T 9209、 SH/T 0553 的规定。

　　6. 1 .3 真空渗碳设备、真空碳氮共渗设备应符合 GB/T 22561 及 JB/T 11809 规定的技术要求。

　　6 . 1 . 4 离子渗碳设备、离子碳氮共渗设备应带过热保护装置和电弧放电保护装置，能将真空度及气氛调节至适合加工需要，能保持稳定的辉光放电，为了调整气体的比例应配置气体流量计。

　　6 . 1 . 5 盐浴液体渗碳或碳氮共渗设备不应对工件及环境产生腐蚀或其他有害影响，附着在工件上的盐应能清 除;盐 浴 在 使 用 温 度 范 围 内，要 求 粘 度 小、蒸 发 量 少;盐 浴 固 体 废 物 的 管 理 和 处 理 应 符 合GB/T 30822 和 GB/T 27945 . 1、GB/T 27945 . 2 和 GB/T 27945 . 3 的要求 。

　　6 . 1 . 6 连续式渗碳或碳氮共渗设备内的工件运行速度应可调，使其加热、保温和冷却的温度及在各区域内的保温时间应满足工艺的要求。

　　GB/T 34889—20 17

　　6 . 2 淬火加热设备

　　6 . 2 . 1 根据工件类别和工艺要求合理选择淬火加热设备，加热设备应满足 GB/T 32541 的相关要求，其有效加热区按照 GB/T 9452 方法测定，其温度均匀性应控制在 ±10 ℃以内。

　　6 . 2 . 2 可控气氛淬火加热设备的炉气成分应满足淬火工艺要求，且能调节;保护气氛加热设备使用的氩气、氮气、氢气应符合 JB/T 7530 的要求。

　　6 . 2 . 3 燃料加热设备的火焰不应直接接触工件。

　　6 . 2 . 4 连续式淬火加热设备中的工件在炉内运行速度应能调节，满足工艺要求。

　　6 . 2 . 5 真空淬火设备应炉温均匀、真空度可调节，达到工艺技术要求。

　　6 . 3 淬火冷却设备及冷却介质

　　6 . 3 . 1 淬火冷却槽内的冷却介质的使用温度允许偏差不应超过表 5 的规定。

　　表 5 淬火冷却介质的使用温度允许偏差

　　6 . 3 . 2 冷却介质应满足工件淬火要求的冷却速度，使工件表面各部分尽可能均匀冷却。 冷却槽应有足够的容积，并配置有温度调节装置及适当的搅拌装置。

　　6 . 3 . 3 水槽中的淬火用水或水溶性淬火介质，不应含有其他有害杂质。 水溶性淬火介质的浓度应满足工件的淬火要求，并定期进行浓度和冷却性能等检测。

　　6 . 3 . 4 淬火油和热浴槽中的热浴应满足淬火要求的冷却性能;成分均匀，不含有害杂质，不易老化，对工件不产生腐蚀及其他不良影响。

　　6 . 3 . 5 连续冷却设备，其运行速度应能调节，以满足工艺要求。

　　6 . 3 . 6 冷却设备或缓冷设备应有效密封，冷却速度可调节，能通保护气。

　　6 . 4 回火加热设备

　　根据工件类别合理选择回火加热设备，其有效加热区应按 GB/T 9452 的方法测定，其温度均匀性

　　应控制在 ±10℃以内。其他要求见 6.2.2~6.2.5 中的规定。

　　6 . 5 温度测定及控制装置

　　加热设备的每个加热区均应配备温度测量及温度控制 自 动记录装置，且应符合 GB/T 30825 及GB/T 32541 的规定。

　　6 . 6 碳势测量及控制

　　碳势测量及控制应符合 GB/T 32541 及 JB/T 10312 的规定，应使用氧探头和碳势仪测控碳势。

　　6 . 7 设备的维护保养

　　应制定适当的设备操作规程和维护保养制度，以保持设备的正常使用性能，并妥善保管有关记录。

　　GB/T 34889—20 17

　　7 渗碳与碳氮共渗淬火回火工艺及操作规程

　　根据待处理工件的特征(材料、处理前的状态及规格等)、使用的加工设备及渗碳剂、碳氮共渗剂、装炉要求、加热及冷却条件以及是否进行后续处理等条件，按照以下规定，制定合理的热处理工艺及操作规程后，再进行操作。

　　7 . 1 处理前的准备

　　7 . 1 . 1 待处理工件技术条件

　　待处理工件的渗层表面硬度、渗层心部硬度、渗层深度、渗层组织、心部组织、畸变量等均应符合渗碳及碳氮共渗淬火回火的工艺特点。 按待处理工件的质量要求、防渗部位的防渗措施及钢材的牌号(或化学成分)和预先热处理情况，制定工艺规范。

　　7 . 1 . 2 待处理工件的外观质量

　　待处理工件的外观不应有氧化皮、锈斑、碰伤、裂纹。必要时按 GB/T 15822. 1、JB/T 9218 的规定

　　进行探伤。

　　7 . 1 . 3 其他

　　对待处理工件进行清洁和烘干处理，根据工件要求选定工装夹具。

　　7 . 2 渗碳和碳氮共渗

　　7 . 2 . 1 渗碳剂、碳氮共渗剂的选择及调整

　　渗碳或碳氮共渗渗剂应符合 JB/T 9209 的要求。为使工件的表层达到规定的碳含量，在选择好渗

　　剂种类后，要对组成及使用量进行调整。

　　7 . 2 . 2 防渗

　　对不需渗碳部位，可涂敷防渗剂或采取其他防渗措施。

　　7 . 2 . 3 装炉

　　根据设备条件确定工件的装炉量、摆放位置及方向，并置于有效加热区内，避免工件在淬火时产生畸变、开裂等缺陷。 使用工装夹具时，应检验其完好性。

　　7 . 2 . 4 渗碳和碳氮共渗

　　7 . 2 . 4 . 1 按技术条件要求合理设定加热设备的升温速度、保温温度及时间，使工件各部位受热均匀，满足工艺要求。

　　7 . 2 . 4 . 2 所用设备应满足 6 . 1 中的规定。

　　7 . 2 . 4 . 3 气体渗碳、气体碳氮共渗在升温阶段要充分排气，排气程度应以炉气成分作为衡量指标。 液体渗碳、液体碳氮共渗处理工件应预热。真空渗碳按 JB/T 11078 的规定执行。

　　7 . 2 . 4 . 4 渗碳后如需在淬火前进行冷却，应采用适当的冷却速度，使工件表面各部分温度均匀，同时应采取措施避免工件表面氧化、脱碳和腐蚀。

　　7 . 2 . 5 试样

　　试样的材料牌号和化学成分和处理条件应与工件相同;试样的尺寸和形状应能反映工件的特征，试

　　GB/T 34889—20 17

　　样的安放位置应有代表性。 试样可分随炉试样和过程试样，随炉试样于工件处理后检查，确定工件渗碳或碳氮共渗后的组织、硬化层等是否符合要求;过程试样可在渗碳或碳氮共渗过程中检查确定工艺过程是否正常。

　　周期炉生产过程中要定时抽样检查;连续炉生产时要核验试样。

　　7 . 3 淬火

　　7 . 3 . 1 淬火时工件表面不能脱碳，其加热温度和保温时间要达到技术要求。

　　7 . 3 . 2 炉内不同位置工件的温度应均匀。

　　7 . 3 . 3 将淬火冷却介质调整在使用温度范围内。

　　7 . 3 . 4 选择正确的加热和冷却方法。

　　7 . 3 . 5 其他技术要求应符合 GB/T 16924 中的规定。

　　7 . 4 回火

　　7 . 4 . 1 加热时工件各部位的温度应保持一致。

　　7 . 4 . 2 工件淬火后要及时回火，回火时间应充分。

　　7 . 4 . 3 其他技术要求应符合 GB/T 16924 中的规定。

　　7 . 5 后续辅助工序

　　7 . 5 . 1 工件经矫直处理后应进行低温去应力退火，以消除残余应力。

　　7 . 5 . 2 在清理工件表面时，不应使其受到损伤。

　　7 . 6 工艺记录

　　应如实记录工艺实施条件和过程，包括温度、时间等工艺参数，并保存记录，必要时应得到相关方的确认。

　　8 质量检验

　　8 . 1 外观

　　外观检验采用 目测及根据 GB/T 15822 . 1 、JB/T 9218 的规定检查。已处理工件表面不能出现裂

　　纹、熔融、烧伤及影响使用的划痕等缺陷。 还应达到相关方认可的工件技术文件要求。

　　8 . 2 表面硬度

　　硬度检验方法按 GB/T 230.1、GB/T 4340. 1、GB/T 4341—2014 和 JB/T 6050 的要求进行。表面硬度应符合相关技术要求，其偏差值不应超过表 6~表 9 的规定。

　　硬度测定位置应在工件形状和加工条件与要求部位条件大体一致的范围内;局部渗碳淬火回火时，测定位置不应选在渗碳层界面附近。

　　表 6 表面硬度偏差值(HV)

　　GB/T 34889—20 17

　　表 7 表面硬度偏差值(HRC)

　　表 8 表面硬度偏差值(HRA)

　　表 9 表面硬度偏差值(HS)

　　注 1 : HV、HRC、HRA及 HS 的数值是用不同硬度试验机的实测值，各表之间的硬度值无直接换算关系。

　　注 2：所谓同批是指用同批处理材料，当用周期式热处理设备时，原则上是同炉次渗碳、淬火及回火作业后所得的 一批处理工件;当用连续式热处理设备时，则为同一条件下处理得到的一批处理工件。

　　8 . 3 硬化层深度

　　8 . 3 . 1 硬化层深度应符合相关技术要求。

　　8 . 3 . 2 硬化层深度的门槛值按 GB/T 9450 的规定，或按相关技术文件的规定。

　　8 . 3 . 3 硬化层深度按 GB/T 9450 的要求进行检验，深度偏差不应超过表 10 规定。

　　表 10 硬化层深度偏差值

　　8 . 4 显微组织

　　工件热处理后应达到相应的组织要求，渗层组织检验及组织级别按 GB/T 25744 的方法进行评定，晶粒度大小按 GB/T 6394 的方法进行评定，表层脱碳按 GB/T 224 的方法进行评定。 还应达到相关方认可的工件技术文件要求。

　　8 . 5 畸变

　　使用相应的仪器和量具测量。 工件的畸变应不影响其后续机械加工及使用，具体的畸变量应当由

　　GB/T 34889—20 17

　　委托与受托双方协商确定。

　　9 验收

　　验收时对于已处理工件的外观、表面硬度、硬化层深度、显微组织及畸变量检查应满足第 8 章的规定 。硬化层深度的检查允许用相同材料相似试样进行。 显微组织检验可以根据委托与受托双方协议处理。

　　10 安全卫生与劳动保护要求

　　渗碳和碳氮共渗淬火回火过程的安全卫生与劳动保护要求应符合 GB 15735 的有关规定。

　　1 1 能源消耗与环境保护要求

　　渗碳和碳 氮 共 渗 淬 火 回 火 过 程 的 能 源 消 耗 应 符 合 GB/Z 18718 、GB/T 21736 、GB/T 10201 、 GB/T 17358、GB/T 19944 的有关规定。 环境保护技术要求应符合 GB/T 30822 的规定。

　　12 产品报告单

　　报告单应包括下列内容：

　　— 工件的名称和图号;

　　— 工件用材料牌号;

　　— 单件质量及数量;

　　— 产品技术要求;

　　— 质量检验结果;

　　— 操作者姓名或代号;

　　— 检验员姓名或代号;

　　— 报告 日期。