气体渗碳数学模型的建立和应用

(Ⅴ) 实现炉气碳势控制精确条件在实际气体渗碳过程中,炉气氛常常同时合有CO、CO_2、CH_4、H_2、H_2O、O_2等组分,是一个多组分的体系。从而不能简单按一个反应式的气氛组分的分压计算来确定气氛碳势,即使计算也往往使理论值与实际值不符。     

碳势与控制气氛间的数学模型与模型精度

一、前言钢在含有还原能力但不引起钢表面脱碳的中性气氛中进行加热淬火,或在渗碳性气氛中进行渗碳,炉气皆需有碳势。碳势是炉气渗碳能力的表征,通常用给定温度下钢与炉气达到动态平衡(不脱碳也不增碳)时,钢表面的含碳量来表示该气氛的碳势。     

色谱分析在滴控热处理中的应用

目前,有越来越多的工厂在滴注式可控气氛渗碳或碳氮共渗的过程中,采用红外线CO_2分析仪对炉气的碳势进行连续测定和控制。实践证明,在用红外线CO_2分析仪的同时,再配备一台气相色谱仪对炉气的成分进行全分析,会取得更为完满的效果。因为在滴注式可控气氛渗碳或碳氮共渗中,只有当炉中的CO和H_2的含量基本稳定,而CH_4的含量又不大于某一数值时才能采用红外线CO_2分析仪对炉气的碳势进行一元化的控制。若要知道炉气中CO、H_2和CH_4的含量,应用气相色谱仪是个简便、速速而又准确的方法。除此以外,色谱分析仪     

离子渗碳法

专利的申请范围离子渗碳法是对放置在密闭容器内具有阴极电位的钢铁零件,在已减压的由气体碳化物组成的渗碳气体的气氛中使其发生辉光发电,从而将零件表面加热到大约700℃以下的温度,同时使上述的渗碳气体离解出离子,并使这种碳离子轰击零件表面,碳便从零件表面向内部扩散渗入的一种方法。     

在850℃和925℃下烃—氮混合气的渗碳及其气态反应

用重量分析法测定了低碳钢在850℃和925℃下在添加CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6和C_3H_8的氮基气氛中的渗碳速度。在所试验的各种烃中,甲烷是最慢的渗碳剂,乙炔是最快的渗碳剂。氢增加各种烃的渗碳速度,这可能是由于H_2能去除吸附在钢件表面上的氧。但在较高H_2/CH_4比率下,在925℃时,H_2将使钢脱碳。所有烃包括CH_4在内,都参与气相反应,这些反应在渗碳温度下可导致碳黑的形成。但在烃一氮混合气中添加H_2能抑止碳黑形成。乙炔是形成碳里(气相中烃的最终反应产物)的主要中间产物。一、引言钢的气体渗碳方法主要有吸热式气氛渗碳法和新近出现的在几种氮基气氛中的渗碳方法。决定这些系统的渗碳行为的气体组分有CO、CO_2、H_2、H_2O和各种烃。对于吸热式气氛渗碳法,烃(天然气或丙烷是其典型)在560°至590℃的有触媒装置的发生器中,由空气使其部分的氧化,先制     

高性能气体渗碳炉的研发

为了克服气体渗碳炉的固有缺点,研发了一种高性能气体渗碳炉(N-BBH)。通过在密封的加热室里面使用少量载气体并精确控制渗碳过程中的气氛,该渗碳炉可以减少90%以上的CO2排放量。开炉时空气不会进入加热室和前室,因此不需要额外的调节时间。由于有高的碳传递系数(β)和高的碳势(Cp),渗碳速度比低压渗碳的渗碳速度更高。与常规气体渗碳相比,通过减少如CO2、O2和H2O等氧化物含量,并采用氮气或者高碳势气氛,至少可以减少50%的晶界氧化。     

流态化床炉在工具钢热处理中的应用

本文讨论了流态化床炉在碳钢及中合金工具钢中性淬火中的应用,所应用的设备主要是可以处理多种尺寸零件的生产装置。同时讨论了这种装置的多用途性以及控制上的简易性。工具和零件的渗碳和碳氮共渗已经是经过验证的技术,文中详细讨论了渗层深度、碳势的控制以及碳梯度的测量。由于金属热处理用的流态化床炉技术发展的结果,使得此设备已经在工业生产中获得应用,用以代替传统的盐浴炉以及密封式淬火炉。埋入式燃烧技术的发展以及加热并同时进行渗碳用的丙烷气氛的采用,为在单一设备中和在广泛温度范围内进行奥氏体化提供了可能性。这种炉型的多用途性特别令人注目,它的温度范围使之可用来对除高速钢以外的大多数工具钢进行奥氏体化。本文列出了用流态化床炉对一系列不同的AISI工具钢进行中性硬化处理的实际结果,以及通过碳氮共渗获得很浅的和中等深度的渗层、通过直接渗碳获得较深的渗层和控制表面含碳量的应用实例。     

钢零件可控渗碳或保护加热的方法

本发明是关于钢零件以规定的碳势进行可控渗碳的一种方法。炉气氛由载气和渗碳剂组成,载气用甲醇和氮气制得。该方法也适用于钢零件的保护加热,将碳势保持不变,就可保汪材料既不脱碳,也不增碳。气体渗碳有许多种方法,一种方法是用天然气、丙烷或其他碳氢化合物与空气混合,在吸热型发生器巾制得裁气,通入渗碳     

天然气等气体在井式炉的渗碳

我厂的产品零件渗碳原采用井式炉滴煤油渗碳工艺 ,如图 1所示。因设备未安装碳势控制仪 ,炉内碳势图 1　井式炉煤油渗碳工艺材料 2 0 Cr2 Ni4 A;渗碳层深度 1 .1～ 1 .5 mm;表面硬度≥ 58HRC仅凭滴入炉内煤油的滴数来控制。而煤油滴量与液滴的大小和罐内压力等许多因素相关 ,而且煤油滴数人为因素相当大 ,故导致炉内碳势无法准确控制 ,渗碳质量不稳定 ,常出现以下问题 :(1)炉内碳势偏高 ,零件淬火回火后 ,渗碳层出现有害的连续网状碳化物 ,金相不合格(2 )炉内和零件表面形成碳黑 ,导致零件渗碳层不均匀 ,表面经常出现软点。(3)炉内碳势偏…     

韦尔曼公司小型密封淬火炉及组合式EXOCARB气氛发生器系统

一、引言韦尔曼炉子有限公司为了满足小型零件热处理的需要和为试验研究提供热处理设备,于1982年研制了小型密封淬火炉。它由工作炉,组合式EXOCARB气氛发生器和控制(主要是温度控制与气氛控制)系统所组成。所用的气源是天然气、丙烷或城市煤气,也可使用其它原料。发生器产生的载气的组分是由17％CO、30％H_2和少量的CO_2、H_2O与CH_4以及余量氮所组成。这种小型密封淬火炉可用于黑色金属渗碳、碳氮共渗、淬火硬化、退火、正火和回火,也可用于有色金属退火和固溶处理。该炉规格如下:     

快速渗碳法

前言为了更好地了解渗碳保护气氛对渗碳过程的影响,Air Products 公司已于1977年在美国的阿莱托进行了广泛的基础试验。从这些研究结果可知,由于提高了炉内保护气氛的 H_2和 CO 的浓度,使渗碳速度显著提高了。据此,Air Products 公司开发了“快速渗碳法”。     

在连续渗碳炉中应用氮—甲醇气氛的操作经验

引言由天然气制备的吸热式气体的基本成份是:20％CO,40％H_2和40％N_2。英国氧气公司(BOC)用氮/甲醇合成的吸热式气氛的Endomix系统在资料[1.3]中已有了很好的说明。本质上,这种工艺就是在炉子的加热室中,以氮气作载气裂解甲醇。在温度高于690℃时,其反应如下: CH_3OH→CO+2H_2 其产品气是一种接近于常规吸热式气体成份的炉气氛。用50％氮气与50％甲醇混合时,Endomix将产生一种含有15％CO和35％H_2、50％N_2的气氛。 BOC的氮/甲醇渗碳工艺是在0.25米~3(9英尺~2)的Efco的密封淬火炉上开发出来的。一开始生产应用就用这种设备当然是一种进步。这种系统的技术和经济的可行性     

带自动加料装置的输送带式炉

在中批和大批量生产过程中对大量零件进行热处理时,力求热处理的威量均匀。输送带式炉不论用于中性气氛加热的淬火与等温淬火,还是用于特定气氛内的渗碳与碳氮共渗,均得到良好的结果。问题在于如果便于输送带的装料自动化,避免出现炉料堆积     

国外可控气氛热处理发展概况

可控气氛热处理是机械工业实行少无氧化,少无脱碳加热的一种先进的热处理工艺方法。金属制品在可控气氛中进行热处理不仅可以避免氧化烧损,节约大量金属材料,得到光洁或光亮的表面,而且还可以避免脱碳,确保零件的机械性能,延长机器零件的使用寿命。在化学热处理时,应用可控气氛还可以实现钢制零件表面碳浓度可控的气体渗碳和     

井式气体渗碳炉工装改进

目前我国大多数中小型工厂气体渗碳仍是在井式渗碳炉内进行。大多数炉以通断式接触器控制炉温 ,偏差一般在± 10℃ ,同时炉内气氛不能自动控制 ,炉内气氛流动性差 ,以致零件渗碳层深度、碳浓度以及碳浓度梯度存在较大的差异 ,有时超过零件规定的要求范围。笔者曾在工厂对井式渗     

Supercarb-用于箱式炉、网带炉、转底炉及推杆炉的现代低成本供气技术

0　前言上世纪七十年代末Ipsen取得专利的Supercarb 工艺是一种用来就地产生用于气体渗碳保护气氛的技术。它是一种将一定数量的碳氢化合物注入加热室内而直接供气的方法。随即反应产生含有CO、CO2 、H2 、H2 O、N2 及残余未反应的碳氢化合物的混合气体。这一过程用氧化介质 (通常为空气 )控制。　　由于直到炉内才形成保护气氛组分 ,而且产生此气氛的介质_碳氢化合物_是连续输入的 ,因此我们将Supercarb 所供气氛称为非平衡气氛 ,这种气氛总是力图达到化学和热力学平衡或者达到静态平衡。由于这种很大程度的不稳定性 ,所以有人质询此…     

高效节能环保渗碳渗氮技术

介绍了四个内容：（1）新型高效、节能、环保渗碳技术,主要包括预抽真空双室多用炉和气氛控制装置,与通常的气体渗碳相比,渗碳速度更快,内氧化、渗碳气体消耗量及 CO2排放量大大减少;（2）控制气氛真空渗碳炉,该炉采用热传导探头和氧探头双探头进行碳势的闭环控制,可实施真空渗碳、气冷、重新加热至850℃淬火的工艺过程,渗层均匀性好,并能有效消除积炭;（3）预抽真空精密控制气氛渗氮炉,该炉采用独特的温度和氮势精确控制系统,可取代QPQ 技术对普通碳钢进行渗氮氧化复合处理,提高其耐磨、耐蚀和疲劳性能;（4）活性屏等离子渗氮技术,其独特之处是,高压直流电源的负极接在真空室内的金属活性屏上,等离子体加热金属屏,由从屏上辐射的热量将工件加热到所需渗氮温度,解决了传统的直流等离子渗氮技术难以克服的工件打弧等问题。     

钢球气—固渗碳技术

1前言目前，用15钢制造的自行车钢球的热处理，已由1980年代初期的固体渗碳后重新加热淬火，更新为气体渗碳后出炉直接淬火。这对节能和改善劳动条件都很有利。但由于钢球热处理均采用滚筒炉，以煤油为渗碳剂的滴注式气体渗碳，每炉装入140kg左右议～6mm的钢球。钢球在滚筒中堆积厚度约180mm，只有上层钢球得到强渗，而处在中下层的钢球，则因气体流动性差，很难接触到渗碳气氛，只能处于碳的扩散阶段。这样，即使渗碳气氛的碳势很高，钢球表面层碳浓度也较低，只能达到0．6％～0．7／C，渗碳速度较慢。为了加快渗碳速度，提高钢球表层的碳…     

流太化渗碳碳传递系数试验研究及数学模型

以丁烷加空气为流态化渗碳气源,系统试验研究了充态化渗碳温度气氛碳势、刚玉粒径及表面流态化速度等对碳传递系数的影响。利用单纯形方法回归建立了不同条件下流态化渗碳碳传递系数数学模型和综合影响因素数学模型,试验验证表明,该数学模型具有较高的拟合精度。     

快速渗碳法

为了更好地了解炉内气氛对渗碳的影响.美国航空产品公司进行了基础实验研究。根据实验研究结果之一可知:通过提高炉内气体H_2和CO的浓度.能显著提高渗碳速度。基于此项研究,航空产品公司推出了“快速渗碳法”。