低碳钢和低碳合金钢经过高温渗碳后，在缓慢冷却的情况下，可以得到近似于平衡状态的基体组织。神探后直接淬火或渗碳后缓冷再加热淬火、低温回火，均可以得到表面高硬度而心部低硬度的基体组织。
（1）渗碳层平衡状态组织
由于工件在渗碳过程中，含碳量由表面高碳逐渐向里降级一直过度到心部，导致渗碳层各部分的含碳量不同，所以，显微组织分布也不同。正常的渗碳层分为过共析、共析、亚共析过渡层和心部等四个区域。
1）**层过共析渗碳层：由于工件在表面渗碳过程中易形成高碳区域，这一层w（C）应大于0.80%以上，为过共析成分。显微组织是呈网状分布的二次渗碳体和片状珠光体。只有在放大400倍情况下才能分辨出珠光体的片间距和二次渗碳体的分布的形态和数量。
珠光体的片间距粗细可以说明渗碳后的冷却速度快慢。在较细的片间距时冷却速度快，在较粗的片间距时冷却速度较慢。在过共析层出现的二次渗碳体呈网状、粗网状、大块状等分布形貌出现，它应属于正常组织，因为在加热淬火时可以基本上**二次渗碳体。
2）第二层共析渗碳层：是稍离表面过共析层的区域，这层的含碳量低于过共析层，一般w（C）为0.8%左右。从显微组织来看，这一层区域为**（体积分数）的片状珠光体。
3）第三层亚共析过渡层：是稍离共析渗碳层，一直延伸到与心部的基体组织，又称为扩散去和过渡区。这一层碳的浓度较低，其组织由珠光体与铁素体混合组成，随着距表层深度的增加，铁素体的含量也不断增加，珠光体则相应减少。
4）第四层心部组织：是珠光体与铁素体的混合组织，也是材料的原始基体组织。若原始基体组织中出现带状组织，将会影响渗碳层深度的测量；出现粗晶粒状的魏氏组织，则会影响工件的力学性能，这些缺陷组织可以通过再次正火处理来**。
（2）渗碳层淬火及回火后的组织
渗碳处理后的工件要提高表面硬度和保持心部的韧性，工件在渗碳后必须进行淬火和低温回火工艺的处理。渗碳、淬火工艺可以分为渗碳后直接淬火工艺和渗碳后空冷再加热淬火工艺。渗碳直接淬火工艺，是指渗碳工件在渗碳温度下或调温到适当的温度直接淬入淬火介质，这种处理方法，得到的组织，为较粗的针状马氏体、较多的残留奥氏体。如直接淬火工艺炉内温度过低，易产生过量碳化物和心部铁素体。直接淬火工艺由于淬火后应力较大，必须在淬火后及时回火，以改善和**内应力，否则工件容易开裂。
渗碳后空冷再加热淬火工艺，在加热淬火前必须留意渗碳后二次渗碳体的形状及数量，以便来决定淬火温度的高低和保温时间的长短。提高淬火的温度和延长保温时间，可以**地**二次渗碳体。如果难以**二次渗碳体，可以通过正火细化晶粒后再进行淬火，这样可以更**地**二次渗碳体。
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