滲碳鋼的含碳量一般在0.10%～0.25%之間，滲碳鋼的含碳量一般在0.25%以下，有的含碳量達到0.35%。滲碳零件大多為比較重要的零件，滲碳零件要求在滲碳、淬火和低溫回火后心部保持一定的韌性，通常用滲碳鋼制造。由于低碳鋼強度較低，淬透性差，長時間滲碳后晶粒容易長大，故重要的零件（如汽車、拖拉機齒輪等）都用合金滲碳鋼，它們要求力學性能和可靠性較高。

(1)鋼的滲碳方法和特點

滲碳是機械制造行業(yè)應用最廣泛的一種化學熱處理方法，它是將低碳鋼（滲碳鋼）在富碳的介質(zhì)中加熱到高溫(一般為900～950℃)，使活性碳原子滲入鋼的表面，以獲得高碳的滲層組織，隨后經(jīng)過淬火和低溫回火，表面具有高的硬度、耐磨性及疲勞抗力，而心部仍保持足夠的強度和韌性，滿足零件的工作需要。

鋼的滲碳介質(zhì)有固體、液體和氣體三種，因此滲碳的介質(zhì)也有區(qū)別，但其宗旨是滲碳劑具有以下特點：①滲碳能力強，具有足夠的活性；②分解后的產(chǎn)氣量高，產(chǎn)生的炭黑少；③成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少，特別是控制含硫量；④原料的來源廣，成本低；⑤產(chǎn)生的廢氣少，對環(huán)境及人身沒有危害。

①固體滲碳  固體滲碳就是將零件埋入裝有滲碳劑的滲箱內(nèi)，均勻擺放零件之間塞有滲碳劑，箱蓋用耐火泥密封，然后放置于熱處理爐中加熱，首先爐溫升到奧氏體狀態(tài)800～850℃，保溫一段時間后，再繼續(xù)加熱到900～950℃，保溫一定時間獲得要求的滲層后，取出零件淬火或空冷后再重新加熱淬火的一種工藝方法。一般而言固體滲碳的零件的質(zhì)量差、周期長、不適合于批量化作業(yè)，因此僅用于單件小批量生產(chǎn)。

②液體滲碳  鋼的液體滲碳是在熔融的液體滲碳介質(zhì)中進行的，其一般是由三部分介質(zhì)組成：①加熱介質(zhì)——不同的滲碳溫度可采用不同的配方，除了作加熱介質(zhì)外，有時起到催滲作用；②滲碳介質(zhì)——提供活性的碳原子，占滲碳液體總量的10%～15%；③催化劑——有助于提高滲碳速度，其占滲碳液體總量的5%～30%。

液體滲碳雖具有加熱均勻、速度快和便于直接淬火的優(yōu)點，但由于成本過高、有毒、鹽浴成分的調(diào)整復雜、滲碳后零件表面黏附殘鹽等清洗困難等，目前基本停止使用，而隨后被氣體滲碳所替代。

③氣體滲碳  目前氣體滲碳工藝具有工藝成熟簡單、設備簡單、操作方便、成本低廉、質(zhì)量穩(wěn)定、效果明顯等特點，一般熱處理企業(yè)普遍采用氣體滲碳工藝，它是在具有增碳氣氛的氣態(tài)活性介質(zhì)中而進行的滲碳工藝，是目前應用最廣泛的滲碳工藝。

零件的滲碳過程是由排氣、滲碳、擴散及降溫四個階段構成的，常用的滲碳劑為煤油，氣體滲碳通常是在井式爐氣體滲碳爐內(nèi)進行的，煤油直接滴入。

根據(jù)滲碳過程中的工藝特點，結合零件的具體要求，目前氣體滲碳采用變更溫度和滲碳劑滴（流）量的工藝，這樣可確保滲碳速度、滲碳層的含碳量及組織分布均勻滿足性能的要求，20CrMnTi鋼制造的變速箱齒輪采用低滴量的氣體滲碳工藝，該工藝為一種綜合考慮滲碳溫度、保溫時間和煤油滴量的氣體滲碳工藝，實踐證明是一個成熟的工藝，既能保證滲碳的滲層厚度，又能發(fā)揮其滲碳的作用。

b．滲碳階段  爐溫升到工藝溫度采用較大的煤油滴量，保證滲碳有高的碳勢，強滲時間主要決定于滲層和溫度的高低等，通常為3.5～4h。

c．擴散期階段  根據(jù)工件吸碳與擴散的平衡原則，進入擴散階段后應減小滲碳劑滴量，通過降低氣氛中的碳濃度來使?jié)B碳能力下降，但滲碳仍繼續(xù)進行，最后得到要求的滲碳層深度。該階段的時間為滲碳階段的0.3～1倍。

d．降溫階段  對于需要直接淬火的零件，可隨爐降溫到840～860℃，保溫0.5h左右后出爐淬火；而需要重新加熱淬火的則應出爐緩冷，來減少零件表面的氧化脫碳和防止其變形等。