非马与内氧化（IGO）

“非马”，顾名思义，非马氏体组织，是在淬火后零件表面理想的组织应该为细针状高碳马氏体，但因为许多不可控的因素，在齿轮表面形成了贝氏体、屈氏体（珠光体类）等一些非马氏体的混合组织，该组织会降低渗层表面硬度、耐磨性和疲劳性能。近年来，随着国家机械制造水平的提高，对于非马的要求也越来越高。

“非马”与IGO

“非马”通常认为是由于渗碳过程中的内氧化（IGO）所致。但两者还是有一定的区别，IGO通常在金相制样后不腐蚀观察，从表面向内沿晶界延伸。而“非马”组织通常为试样轻腐蚀后观察，呈现区域范围的点状、网状或者条带状黑色，将IGO覆盖并腐蚀出屈氏体、贝氏体等组织，如下图所示。

通过EDS能谱分析，IGO的主要成分为Cr、Mn、Ti、Si等合金的氧化物，使晶界附近的合金元素贫化，使得局部淬透性下降，从而在淬火过程中两侧易出现非马，即形成屈氏体和贝氏体组织的混合物。

IGO的形成：“选择性氧化”

常见的渗碳（碳氮共渗）气氛中难免会存在CO2、H2O、O2等氧化性组分，即氧分压或氧势。在渗碳（碳氮共渗）工艺温度范围（800～1050℃）中，不同元素被优先氧化的顺序为C＞Ce（稀土元素）＞Ba＞Mg＞Al＞Ti＞Si＞B＞V＞Nb＞Mn＞Cr＞C＞Fe＞P＞Mo＞Sn＞Ni＞As＞Cu。（参考Ellingham氧势图）

因此，从材料的选择上来说，常用的渗碳钢CrNiMo（如18CrNiMo7-6）系列在非马的控制上会优于CrMnTi(如20CrMnTi)。

非马的危害

非马与IGO严重时，会产生剥离和磨削裂纹，降低耐磨性能及疲劳性能。研究表明，非马深度小于13μm时，对疲劳强度影响不大；当非马深度大于16μm，零件疲劳强度降低25%。因此，在GB/T 8539中规定，对性能要求较高的齿轮（ME级）渗碳，在渗碳层≤0.75mm时，其非马氏体组织深度应≤0.012mm；渗层0.75~2.25mm，非马＜20μm。一些要求较高的企业，如大众关于非马的控制为10μm。

非马和IGO的控制

通过上述分析可见，主要可以从两个方向控制：一是钢材的选择；二是渗碳过程氧分压的控制：

1. 渗碳设备的气密性的保证，减少空气进入；

2. 严格控制渗碳辅料的水分含量；

3. 严格控制渗碳辅料中有机硫、无机硫等氧化性组分；

4. 增加炉内气氛置换量，适当提高碳势；

5. 淬火过程保证渗层表面的中高温冷却速度。

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来源：材子笔记