超饱和渗碳是当气氛碳势高于门槛值时的一种渗碳工艺，其目的是在渗碳层中形成大量弥散分布的粒状碳化物，并获得高于常规渗碳的表层碳浓度，使零件表面在获得高硬度、高耐磨性、良好的耐疲劳性能和抗咬合性能的同时韧性不下降。近年来，国内外材料科学工作者积极开展了超饱和渗碳技术的研究。要实现超饱和渗碳，可从两个方面进行考虑。一是采用合金化手段，添加与碳亲和力强、能够形成稳定化合物的合金元素，如铬、钼等，研发新型超饱和渗碳专用钢[6]；二是仍使用常规渗碳钢，但须改进渗碳工艺规范，研发新型超饱和渗碳工艺。
20CrMnTi作为一种常规渗碳钢，多用于制造截面尺寸小于30mm的中载或重载齿轮轴、齿轮和齿圈等，应用十分广泛。目前，机械设备日趋向着轻、薄、短小化发展，这就强烈要求机械零件具有更高的力学性能和可靠性，常规渗碳虽然也能使其获得高浓度的渗碳层，却很难控制碳化物的形态，表面含碳量越高，出现角状甚至网状碳化物的可能性就越大，使其力学性能极易恶化。
采用830℃预渗碳+两次循环渗碳淬火+低温回火工艺，实现了超饱和渗碳，可使20CrMnTi钢获得由回火马氏体、少量残余奥氏体和大量弥散分布的粒状碳化物构成的超饱和渗碳层。20CrMnTi钢经830℃预渗碳+两次循环渗碳淬火+低温回火工艺处理后，其表面硬度可达1057HV0.1，是常规渗碳层硬度的1.13倍；耐磨性也比常规渗碳层提高了20%。有效提高了其力学性能，为机械设备的小型化、高性能化提供了可能。
(来源:材料热处理技术)


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