某16MnCr5零件，厚4mm，渗碳淬火后表面硬度要求大于700HV3， 但在实际生产过程中，热处理表面硬度低于700 HV3。如何合理选配渗碳温度、渗碳碳势、淬火温度、淬火碳势，通过改善热处理后表面残余奥氏体的量来达到要求。

1 实验材料及原热处理工艺

实验材料的化学成分见表1。

要求渗碳淬火后表面硬度>700HV3，表面组织只允许存在10%的残余奥氏体。

热处理设备为中日合资盐城丰东公司的BBH-600 预抽真空多用炉；淬火用油为上海好富顿HQG 油； 热处理气氛为滴注式气氛， 渗碳温度880℃，碳势：1.15%直接淬火。经此工艺处理后，表面硬度660～690HV3，表面组织中存在约20%的残余奥氏体。

2 原因分析及实验验证

2．1 表面组织的验证

热处理后表面硬度低，通过PFMER 分析，可能原因是热处理后表面残余奥氏体多。经检测金相组织，表面存在约20%的残余奥氏体，如图1所示。为验证热处理后表面组织残余奥氏体的真实性， 通过冷处理和高温回火处理来验证。冷处理使残余奥氏体在0℃以下转变为马氏体；零件渗碳后，在680℃左右进行长时间的高温回火， 使奥氏体分解为珠光体，然后再低温(750～780℃)淬火。

2.1.1 深冷处理

先进行深冷处理，在-180℃保温120 min；然后在多用炉中进行低温(200℃)保温120min 回火。热处理后重新检测硬度和金相组织，硬度在770HV3以上，表面组织中不存在残余奥氏体。

2.1.2 高温回火处理