碳氮共渗淬火适用于要求表面高硬度高耐磨性，心部有一定强韧性的零件。在汽车零部件柴油机喷油泵调速器中应用非常广泛。低碳钢如SPCC、10#、20#经渗碳淬火后形成的正常淬火组织从表面至心部依次为：碳氮化合物、马氏体+残奥、低碳马氏体、铁素体和屈氏体。

　　渗淬中低碳钢表面硬化层中出现黑色托氏体组织比较频繁，如图1所示。20#和20Cr由于基体含碳量高一些，合金元素提高其淬硬性，渗淬后基本不出现黑色组织。查询书报期刊，以前较多论述低碳合金钢中由于合金元素内氧化及氨通入量过多，易形成黑色组织的阐述，本文着重讨论低碳钢SPCC生产中如何避免中出现黑色组织的有效措施。

　　SPCC是上钢三厂的冷扎钢板，其化学成分(%)如附表所示。

　　SPCC化学成分表

　　CMnPS

　　≤0.12≤0.50≤0.040≤0.045

　　由于SPCC是冲压用钢，塑性好，含碳量低，没有下限，有时甚至含碳量会接近于0.02%～0.03%，由于SPCC含碳量低，降低其淬硬性，硬化层中更容易形成黑色托氏体组织。

　　在渗淬中形成的表面组织，会使表面硬度低于技术要求的下限，约421～538HV，降低零件的表面耐磨性。正常合格零件表面硬度要求是650～850HV。针对该材料，如何避免碳氮共渗淬火中产生黑色托氏体组织就显得尤为重要。现就实际生产分析产生托氏体原因，并提出解决措施。

　　1.表面托氏体形成原因

　　(1)表面含碳量不够，炉内气氛碳势不够。炉内碳势不够，通入富化气体不足，零件表面碳含量不足，渗淬时也会产生黑色组织;炉内碳势太高，零件在渗淬保温初期表面即迅速被炉内多余碳原子覆盖在零件表面堆积一层碳黑，阻碍碳原子的进一步渗入，使渗碳层含碳量低而淬不硬。同时，这一层碳黑象给零件穿上一层棉袄，阻止快速冷却转变为马氏体，使之缓慢冷却形成类平衡组织即黑色托氏体组织。

　　(2)零件有效厚度处于临界冷却淬硬尺寸。

　　(3)淬火冷却能力不够。

　　2.表面托氏体解决措施

　　(1)针对炉内碳势气氛，由于设备年久，无碳势自动控制系统，靠手动调节流量计控制目测，因此以下两点尤为重要：定期检查丙烷气，确保富化气体的通入量，确保炉内碳势;炉内及时或定期烧碳黑。

　　(2)针对提高淬火冷却能力，可有以下几个措施：

　　①提高淬火油的冷却能力，由原来的23#机油换成KR218快速冷却淬火油。

　　②注意零件装炉方式，对于达到临界淬硬尺寸的零件必须平铺一层，不得堆叠，以确保其最大淬硬性。

　　③定期检查淬火油槽刻度线，低于刻度线的必须及时添加，以确保淬火槽冷却能力。

　　3.结语

　　经过采取以上措施后，一直困扰生产的渗淬表面托氏体组织在热处理渗淬中基本不再出现，如图2所示，消除了低碳钢氰化表面黑色组织，提高生产合格率，减少返修，取得了良好的经济效益。