加长螺丝 渗碳热处理 表面硬度为何比芯部硬度高？大概在多少范围 ？

发布时间：2020-01-16 18:44 浏览：

一、为什么表面硬度比芯部高？

这主要是由渗碳热处理的两个阶段决定的：

1. 渗碳阶段

• 目的：增加螺丝表面的碳含量。

• 过程：将螺丝放入富碳的气氛（如天然气、丙烷）中，加热到高温（通常910-930°C）。此时钢的晶体结构（奥氏体）可以溶解大量的碳。碳原子会从螺丝表面向内部扩散，形成一个高碳浓度的梯度层。

• 结果：螺丝出炉后，从表面到心部，碳含量由高到低分布。表面碳含量可达0.7%-1.0%，而芯部仍保持原来的低碳含量（约0.15%-0.25%）。

2. 淬火+回火阶段

• 高碳表层：碳含量高，淬火后形成高硬度的马氏体组织，非常硬且脆。

• 低碳芯部：碳含量低，淬火后形成硬度较低但强韧性好的低碳马氏体或贝氏体、铁素体组织。

• 淬火：将渗碳后的螺丝迅速冷却（淬火）。冷却速度极快，碳原子来不及析出。

• 回火：淬火后螺丝内应力大、很脆，必须进行回火（中低温回火）。回火会适当降低表层硬度，但更重要的是消除应力、提高韧性，使产品达到最佳的综合机械性能。

简单比喻：就像给一把剑“夹钢”或“覆土烧刃”，用坚硬的材料做刀刃（表面高硬度以保证锋利和耐磨），用柔韧的材料做刀芯（芯部高韧性以保证不易折断）。螺丝也是同理，需要表面硬以耐磨抗疲劳，芯部韧以承受巨大的拉伸力和冲击力。

二、硬度大概在多少范围？

这个范围取决于螺丝的性能等级（如8.8级， 10.9级， 12.9级）和具体标准（如GB/T、ISO、ASTM）。以下是一个大致的参考范围：

详细说明：

• 对于8.8级螺栓：芯部硬度一般在HRC 22-32之间，表面渗碳层硬度会更高。

• 对于10.9级螺栓：芯部硬度一般在HRC 33-39之间（如上表所示）。这是最常见的高强度螺栓等级。

• 对于12.9级螺栓：对材料和工艺要求极高，芯部硬度可达HRC 38-42，表面硬度也会相应更高。

重要提示：

• 渗层深度：通常定义为从表面到硬度达到HV 550（约HRC 52.5） 处的垂直距离。对于螺丝，渗碳层深度一般根据其规格大小控制在0.1mm - 0.3mm之间。

• 避免全淬透：对于螺丝来说，芯部绝对不能淬透（即全部变成高碳马氏体）。全淬透的螺丝非常脆，在受力时极易发生延迟断裂，这是极其危险的。芯部保持一定的韧性是安全的关键。

总结

1. 原因：渗碳热处理通过增加螺丝表面的碳含量，再经过淬火回火，使得表面形成高硬度、高耐磨的高碳马氏体，而芯部保留高韧性的低碳组织。

2. 范围：表面硬度通常在HV 420-600 (HRC 42-55)，芯部硬度根据性能等级通常在HRC 25-39之间。这种“外硬内韧”的梯度结构是螺丝既能承受高强度载荷又不易发生脆性断裂的根本保证。