路径: 主页 > GB/T > 第343页 > GB/T 45983.1-2025 | 标准编号 | GB/T 45983.1-2025 (GB/T45983.1-2025) | | 中文名称 | 稀土化学热处理 第1部分：渗碳及碳氮共渗 | | 英文名称 | Rare earths thermo-chemical treatment - Part 1: Carburizing and carbonitriding | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J36 | | 国际标准分类 | 25.200 | | 字数估计 | 14,163 | | 发布日期 | 2025-08-01 | | 实施日期 | 2026-02-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 45983.1-2025: 稀土化学热处理 第1部分：渗碳及碳氮共渗
ICS 25.200
CCSJ36
中华人民共和国国家标准
稀土化学热处理
第1部分:渗碳及碳氮共渗
Rareearthsthermo-chemicaltreatment-
2026-02-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 工艺代号 2
5 待处理工件 2
6 稀土渗剂 4
7 设备 4
8 工艺及过程控制 6
9 质量检验 7
10 安全卫生与环境保护 8
11 能源消耗 8
12 产品报告单 8
附录A(资料性) 主要稀土盐的物理和化学性能 9
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 45983《稀土化学热处理》的第1部分。GB/T 45983已经发布了以下部分:
---第1部分:渗碳及碳氮共渗。
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专利的责任。
本文件由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口。
本文件起草单位:哈尔滨工业大学、中国机械总院集团北京机电研究所有限公司、江苏太平洋精锻
科技股份有限公司、哈尔滨工程大学、中特泰来模具技术有限公司、太原重工轨道交通设备有限公司、
黑龙江工程学院、四川远方高新装备零部件股份有限公司、江苏飞船股份有限公司、常熟天地煤机装备
有限公司、山东海利传动机械制造有限公司、苏州长城精工科技股份有限公司、浙江天马轴承集团有限
公司、成都天马精密机械有限公司、哈尔滨顺源机械制造有限公司、哈尔滨赋锐科技有限公司、山东聊城
德润机电科技发展有限公司、盐城市崇达石化机械有限公司、江阴全华丰精锻有限公司。
本文件主要起草人:闫牧夫、徐跃明、张立平、刘瑞良、卢伟炜、魏华成、张晓晨、李俏、张誉川、黄廷波、
袁岳东、王培忠、吴真、任得余、邹勇、唐宏伟、张雁祥、张忠伟、曾德刚、徐平华、周枳岍、左彪、闫扶摇、
宋绪海、彭光成、李凌泽、朱磊、苏苗。
引 言
化学热处理是有效提高材料或工件表面硬度、耐磨性和抗疲劳性能的重要方法之一,它是将工件在
一定介质中加热到某一温度,通过介质中的某些组分在工件表面发生元素吸附及其扩散或反应扩散,从
而改变工件或材料表层的化学成分,以提高表层性能的热处理过程。普通化学热处理如渗碳或渗氮等
应用广泛,但存在工艺周期长、能耗大、零件易发生氧化脱碳与畸变等问题,我国学者发明了稀土化学热
处理技术。
稀土化学热处理是将稀土元素随渗碳或碳氮共渗介质、渗氮或氮碳共渗介质等引入炉内,一方面通
过提升工件表面活性原子的界面传递系数,快速在炉内建立气氛碳势或氮势,加快渗速从而缩短工艺周
期;另一方面,稀土元素可以渗入工件表层,通过微合金化改善渗层组织,进一步提高工件的使用寿命。
因此,稀土渗碳及碳氮共渗(渗氮及氮碳共渗)能够带来明显的经济效益,具有广泛的工业应用需求与市
场前景。
GB/T 45983《稀土化学热处理》从工件的不同技术要求,规定了稀土渗剂的应用范围、设备、工艺及
过程控制、质量检验、安全卫生与环境保护、能源消耗和产品报告单要求,为使用稀土化学热处理的相关
企业和科研部门提供技术指导,对提高热处理生产效率、节能减排、实现低碳目标提供参考。
GB/T 45983《稀土化学热处理》拟分为以下部分。
---第1部分:渗碳及碳氮共渗。目的在于通过在渗碳及碳氮共渗介质中添加稀土以达到降低工
艺温度,缩短工艺周期,改善渗层组织,提高工件的表面硬度、强度和耐磨性。
---第2部分:渗氮及氮碳共渗。目的在于通过在渗氮及氮碳共渗介质中添加稀土以达到缩短工
艺周期,提高工件的硬度、强度和耐磨性。
---第3部分:渗硼。目的在于通过在渗硼介质中添加稀土以达到缩短工艺周期,改善渗层组
织,提高工件的耐磨性。
稀土化学热处理
第1部分:渗碳及碳氮共渗
1 范围
本文件规定了稀土化学热处理的工艺代号、待处理工件、稀土渗剂、设备、工艺及过程控制、质量检
验、安全卫生与环境保护、能源消耗和产品报告单的要求。
本文件适用于钢铁件以甲醇、氮-甲醇为载气的气体渗碳及碳氮共渗热处理。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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法
GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法
GB/T 7232 金属热处理 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 12603 金属热处理工艺分类及代号
GB/T 13324 热处理设备术语
GB/T 15676 稀土术语
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 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/T 19944 热处理生产燃料消耗计算和测定方法
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 34889 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火
GB/T 37885 化学试剂 分类
GB 39176 稀土产品的包装、标志、运输和贮存
JB/T 9218 无损检测 渗透检测方法
JB/T 10312 钢箔测定碳势法
JB/T 10457 液态淬火冷却设备 技术条件
JB/T 13025 热处理用聚烷撑二醇(PAG)水溶性淬火介质
JB/T 13026 热处理用油基淬火介质
3 术语和定义
GB/T 7232、GB/T 8121、GB/T 13324和GB/T 15676界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
稀土化学热处理 rareearthsthermo-chemicaltreatment
在渗剂中添加稀土元素进行化学热处理的方法。
4 工艺代号
按GB/T 12603规定的分类,稀土渗碳及碳氮共渗工艺代号分别为:531-01和532-01。
5 待处理工件
5.1 常用材料
稀土渗碳及碳氮共渗常用钢种和牌号见表1。
表1 渗碳及碳氮共渗常用钢种和牌号
钢种类别 典型牌号
优质碳素结构钢 08、10、15、20、25、15Mn、20Mn、25Mn
合金结构钢
20Mn2、20MnV、27SiMn、20MnMoB、20MnVB、20MnTiB、15Cr、20Cr、12CrMo、15CrMo、
20CrMo、12CrMoV、25Cr2MoV、15CrMn、20CrMn、20CrMnSi、25CrMnSi、20CrMnMo、
20CrMnTi、20CrNi、12CrNi2、12CrNi3、20CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNiMo、
18CrMnNiMo、18Cr2Ni4W
轴承钢
G20CrMo、 G20CrNiMo、 G20CrNi2Mo、 G20Cr2Ni4、 G10CrNi3Mo、 G20Cr2Mn2Mo、
齿轮钢 18Cr2Ni2MoH、20CrNi2MoH、22CrNiMoH、20CrMnMoH
5.2 加工状态
按表2规定的项目记录待处理工件的加工状态,并予以保存。
表2 待处理工件的加工状态
序号 项目名称 项目内容
1 基础数据
工件的种类:齿轮、轴承等
化学成分a
炼钢炉号a
拉伸试验数据a
硬度试验数据a
淬透性试验数据a
原始组织检验记录a:晶粒度、脱碳层、非金属夹杂物、显微及宏观组织等
2 加工制造方法
铸造
锻造:冷、热锻造,必要时注明锻造比
轧制:冷、热轧制
挤压:冷、热挤压
机械加工
冲压
拉拔:冷、热、弯曲及扭转
滚压成形:冷、热滚压成形
3 预备热处理 退火、正火、调质
a 根据具体要求部分或全部省略。
5.3 外观、形状、尺寸及精度
按表3规定的项目记录待处理工件的外观、形状、尺寸及精度,并予以保存。
表3 待处理工件的外观、形状、尺寸及精度
序号 项目名称 项目内容
1 工件的外观 裂纹、伤痕、锈蚀和氧化皮等
2 工件的形状a
特殊形状
壁厚差异
孔槽的形状与位置
3 工件的尺寸及精度a
尺寸
处理部位的加工余量
整体工件的加工余量
处理部位的表面粗糙度
尺寸公差
形状公差a
位置公差a
a 根据具体要求部分或全部省略。
5.4 验收
待处理工件应按照5.1~5.3中规定的项目进行验收,必要时对一些重要或者有疑问的项目进行
复检。
6 稀土渗剂
6.1 主要成分及组成
稀土渗剂为含有稀土元素的有机溶液,主要成分是氯化稀土和碳酸稀土(或硝酸稀土),并辅以醋酸
钠等。渗碳用稀土渗剂主要由10%~40%氯化镧(或氯化铈)、50%~60%碳酸镧(碳酸铈)和15%~
20%醋酸钠组成(质量分数);碳氮共渗用稀土渗剂主要由10%~40%氯化镧(或氯化铈)、50%~60%
硝酸镧(硝酸铈)和15%~20%醋酸钠组成(质量分数)。
主要稀土盐的物理和化学性能见附录A。
6.2 添加方式及添加量
将稀土渗剂添加在甲醇中,搅拌均匀后通过炉顶滴注管道滴入炉内。稀土渗剂添加量一般为1L
甲醇添加8mg~20mg,装炉量越大,添加量越大。
图1为稀土渗剂添加装置示意图。稀土渗剂炉顶滴注管道外应加冷却水套,保证甲醇渗剂垂直滴
入炉内。
标引序号说明:
1---炉顶墙; 7 ---流量计;
2---保温层; 8 ---稀土甲醇容器;
3---冷却水套; 9 ---耐热钢板;
4---滴注管; 10---冷却水套进水口;
5---滴注器; 11---冷却水套出水口;
6---输送管; 12---滴注嘴。
图1 稀土渗剂添加装置示意图
7 设备
7.1 渗碳及碳氮共渗设备
7.1.1 根据工件类别和工艺要求合理选择加热设备,有效加热区按照GB/T 9452中的方法和规定定期
测定,其温度均匀性应不大于±8℃。
7.1.2 渗碳或碳氮共渗设备的炉气成分应保持稳定,碳势可调、可控。炉体密封性好,炉气能充分
循环。
7.1.3 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
域内的保温时间满足工艺的要求。
7.2 淬火加热设备
7.2.1 根据工件类别和工艺要求合理选择淬火加热设备,有效加热区按照GB/T 9452中的方法和规定
定期测定,其温度均匀性应不大于±8℃。
7.2.2 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。
7.2.3 连续式淬火加热设备中的工件在炉内的运行速度应能调节,满足工艺要求。
7.3 淬火冷却设备及冷却介质
7.3.1 淬火冷却设备应满足JB/T 10457的要求。
7.3.2 淬火冷却槽内的冷却介质的使用温度允许偏差应符合表4的规定。
表4 淬火冷却介质的使用温度允许偏差
淬火冷却设备 冷却介质的使用温度允许偏差
水槽 目标温度±5℃
油槽 目标温度±10℃
注:表中的目标温度指冷却剂使用温度范围的中间值。
7.3.3 冷却介质应满足工件淬火要求的冷却速度,尽可能使工件的表面各部分均匀冷却。冷却槽应有
足够的容积,满足工件淬火要求,并配置有温度调节装置及满足要求的搅拌装置。
7.3.4 水槽中的淬火用水或水溶性淬火介质中不应含有过量的杂质。应定期对水溶性淬火介质的浓
度进行检测,满足JB/T 13025的要求。
7.3.5 淬火油应满足工件淬火要求,成分均匀、不含过量的杂质、不易老化,对工件不产生腐蚀及其他
有害影响,稳定性好,淬火质量高,符合JB/T 13026的规定。
7.3.6 连续冷却设备的运行速度应能调节,以满足淬火要求的冷却时间。
7.4 回火加热设备
根据工件类别合理选择回火加热设备,其有效加热区按照GB/T 9452的方法和规定定期测定,其
温度均匀性应不大于±8℃。
7.5 温度测量及控温装置
7.5.1 每个加热区应根据工件质量要求,按GB/T 30825的规定对加热炉配置温度仪表类型和热电偶
数量。每个加热区应至少配置2支热电偶,其中1支用于温度控制和记录、另1支用于报警。
7.5.2 加热炉用热电偶最大允许偏差应不大于±1.5℃或±0.4%t(t为被测温度的绝对值),以大者
为准。
7.5.3 加热区温度系统准确度应按 GB/T 30825的要求定期测量,最大误差应不大于±2.2℃或
±0.4%t(t为被测温度的绝对值)。
7.6 碳势测量及控制装置
7.6.1 渗碳及碳氮共渗、淬火炉气氛控制系统由碳势传感器(氧探头或CO2 分析仪等)、碳势控制仪、质
量流量计或流量计和控制阀等组成。碳势控制精度应不大于±0.05%C。
7.6.2 热处理设备应配备定碳装置、试样装置和取气口,方便装取试样和取气分析,并应不影响设备密
封和正常运行。
7.6.3 气氛碳势的验证检查宜采用钢箔测定碳势法(仅适用于渗碳)或剥层测试法。钢箔测定按
JB/T 10312的规定执行。
8 工艺及过程控制
8.1 基本要求
根据待处理工件的特征(材料、处理前的状态及规格等)、使用的加工设备及稀土渗剂、装炉要求、加
热和冷却要求以及是否进行后续处理等条件,制定合理的热处理工艺及操作规程。
8.2 清洗
应对待处理工件进行清洗并进行烘干处理。
8.3 防渗
对不需要稀土渗碳或碳氮共渗的工件部位,可涂防渗剂或采用其他防渗措施。
8.4 试样
8.4.1 试样的材料牌号、化学成分和处理条件应与工件相同,其尺寸和形状应能反映工件的特征,试样
的安放位置应有代表性。
8.4.2 试样分随炉试样和过程试样。随炉试样于工件热处理后检查,确定工件稀土渗碳或碳氮共渗后
的组织、硬化层深度等是否符合要求;过程试样可在稀土渗碳或碳氮共渗过程中检查确定工艺过程是否
正常。
8.4.3 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。
8.5 装炉
8.5.1 根据工件加工要求,选定或加工合适的工装夹具。
8.5.2 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,避免工件淬火时产生
畸变、开裂等缺陷。
8.6 稀土渗碳及碳氮共渗
稀土渗碳层深度通常在1.5mm以内,碳氮共渗层深度通常在0.8mm以内。稀土渗碳或碳氮共渗
的温度和时间应根据工件材料和技术要求的硬化层深度确定,稀土渗碳温度宜在860℃~900℃,稀土
碳氮共渗温度在780℃~840℃内。
8.7 淬火
根据工件的材料和技术要求确定适宜的淬火工艺。稀土渗碳或碳氮共渗后的淬火按GB/T 34889
的规定执行。
8.8 回火
工件稀土渗碳及碳氮共渗淬火后应及时回火,回火工艺按GB/T 16924中的规定执行。
8.9 工艺记录
如实记录工艺实施条件和过程,包括稀土渗碳或碳氮共渗温度、时间等工艺参数,并保存记录,必要
时应得到相关方的确认。
9 质量检验
9.1 外观
外观检验采用目测和按GB/T 15822.1、JB/T 9218的规定检查。已处理工件表面不应出现裂纹、
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技术文件要求。
9.2 表面硬度
9.2.1 硬度按GB/T 230.1或GB/T 4340.1的方法进行检验,检测位置按技术文件的规定执行。局部
稀土渗碳或碳氮共渗时,检测位置不应选在渗碳或碳氮共渗层界面附近。
9.2.2 表面硬度应满足工件的技术要求,其允许偏差应符合表5的要求。
表5 表面硬度不均匀性允许偏差
工件类别
硬度不均匀性允许偏差
洛氏硬度 维氏硬度
单件 ±1.5HRC ±40HV
同批a ±2.0HRC ±55HV
a 当用周期式热处理设备时,为同炉次渗碳或碳氮共渗后的工件;当用连续式热处理设备时,则为同一条件下渗
碳或碳氮共渗处理后的工件。
9.3 硬化层深度
9.3.1 硬化层深度应符合相关技术要求。
9.3.2 硬化层深度按GB/T 9450的方法进行测定,硬化层深度偏差应在目标硬化层范围以内。硬化层
深度检测试样应取自同炉零件或符合要求的同材质代表性试样。
9.4 显微组织
9.4.1 稀土渗碳及碳氮共渗层组织及组织级别按GB/T 25744的方法进行检验和评定,表面脱碳层按
GB/T 224的方法进行评定,晶粒度按GB/T 6394进行评定。评定结果均应符合相关技术质量要求,还
应达到相关方认可的工件技术文件要求。
9.4.2 内氧化允许深度应符合表6的要求。
表6 渗件表层晶界内氧化允许深度
渗层深度(e)a
mm
晶界内氧化允许深度
μm
e≤0.75 ≤12
0.75< e≤1.50 ≤20
1.50< e≤2.25 ≤25
2.25< e≤3.00 ≤30
3.00< e≤5.00 ≤35
e >5.00 ≤40
a 渗层深度指设计层深。
9.5 畸变
工件进行稀土渗碳或稀土碳氮共渗后的畸变应不影响其后续机械加工及使用,具体的畸变量应由
......
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