高温渗碳缩短热处理周期 高温真空渗碳缩短热处理周期降低成本

真空渗碳是在近似真空但存在部分碳氢气分压中一种不平衡的强渗/扩散型渗碳过程。本文的第二部分是C.I.Hayes公司在它的工业热处理设备上对渗碳气体循环和高温热处理过程(在950℃以上)进行了四年多研究结果的评论。对渗碳气体的组成和热处理模拟试验的研究结果也作了评论。     

从气体渗碳到真空渗碳

真空渗碳大约在十五年前,以苏联为小心开展了有关高温渗碳的研究。日本各公司也曾尝试提高渗碳温度,由于炉子的寿命是严重的障碍,因而几乎未能实用。美国也作过尝试,其结论是现有的气体渗碳炉损耗严重,需进一步研究适用于高温渗碳的炉子。美国的《海斯》公司首先使用该公司自己生产的真空热处理炉进行渗碳,这就是真空渗碳的起源。     

真空炉渗碳

在真空炉内进行热处理有许多优点,这已为人们所熟知。除了中性处理外,由于技术的发展,真空炉的用途更加广泛。向真空炉内注入碳氢化合物,比如甲烷或丙烷,便可进行渗碳。为了防止渗碳气体在炉内出观紊流,可以添加纯氮,增加炉压,以便采用机械手段使炉气更好流通。真空渗炉温度一般为900～1050℃,若     

在辉光放电甲烷等离子体中高速渗碳

近年来,对真空渗碳进行的许多研究表明,在真空或降低压力的条件下,可以显著地节省渗碳时间和材料资源。缩短渗碳时间主要是由于可以采用高温,而节约天然气(或甲烷)是由于:1)缩短了渗碳时间;2)采用电加热而不是采用气体燃料炉;     

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。     

高温可控气氛多用炉及生产实践

深层高温快速渗碳是当前热处理技术发展主流,在1010 ℃以上高温渗碳比在850～930℃常规渗碳工艺时间缩短30%～50%以上,可显著降低成本和能源消耗.高温渗碳可选择的设备有真空渗碳炉、盐浴炉.但真空渗碳炉价格昂贵,通常是可控气氛多用炉的2～3倍,当前尚难普及.     

钢的木炭流动粒子炉高温渗碳（一）

传统的气体渗碳是采用吸热式气氛，滴注气氛和直接这入ＣＨ４，Ｃ３Ｈ８，Ｃ４Ｈ１０与空气等，具有在高温条件不能获得主碳势的缺点。本研究是在炭粉中加入碳酸钡，在９５０－１１００℃的流动粒子炉中通入不同氧分压的气氛进行高温快速渗碳。     

钢的木炭流动粒子炉高温渗碳(一)

传统的气体渗碳是采用吸热式气氛,滴注气氛和直接通入CH_4、C_3H_8、C_4H_(10)与空气等,具有在高温条件不能获得高碳势的缺点。本研究是在炭粉中加入碳酸钡(0～20％),在950～1100℃的流动粒子炉中通入不同氧分压的气氛进行高温快速渗碳。为了避免高温条件下奥氏体晶粒的粗化,把渗碳时间缩短到10～30min。在最佳的处理条件下,10min就可以获得0.6mm的有效渗碳层。     

真空渗碳均匀性测试

测定了30CrMnTi钢试样在卧式双室真空渗碳炉渗碳并炉冷或淬火后的渗碳层深度、有效硬化层深度和表面硬度的均匀性。结果表明,按目标渗层深度1.0 mm真空渗碳和炉冷的试样,用金相法测定的渗层深度偏差≤0.10 mm。按目标渗层深度1～2 mm真空渗碳和淬火的试样的有效硬化层深度偏差≤0.10 mm。同炉次渗碳、淬火试样的表面硬度偏差≤1.5 HRC,不同炉次渗碳、淬火试样的表面硬度偏差≤2.5 HRC。     

发展中的渗碳技术

对钢铁零件进行渗碳处理来改变其表面性能的方法可以追溯到铁器时代初期,在基本原理不变的前提下,人们一直致力于改革传统的工艺和开发新的工艺来获得良好的质量控制、较好的结果予测和比较稳定的结果。为了提高表面渗碳的生产率,减少工件的积压,降低成本,在不同的周期里处理多种工件,建立及时处理的概念,得到高质量的工件,需要设计出新的设备和制订新的工艺。能满足上述要求的新的发展包括高温渗碳、等离子体(离子)渗碳、真空渗碳和采用更为灵活的连续式炉。     

18ХΓТ钢真空渗碳

研究了18ХΓТ钢制平板试样在高温真空渗碳时工艺因素对过程的速度、奥氏体晶粒度及碳的分布的影响。在保温1小时的情况下,把渗碳温度从960提高到1040℃时,渗碳层总深增加了0.6     

真空热处理的发展及其趋势(下)

(7) 真空渗碳从1962年起,苏联开始实验高温渗碳工艺,结果表明能明显缩短渗碳时间,因而引起各国的重视,并相继做了高温渗碳工艺实验。但是,一般气体渗碳炉在提高温度后,炉内构件寿命大为缩短,所以在经济上不合算,几乎都不能实用。到1972年海斯公司利用适于真空渗碳的真空炉进行高温渗碳实验工作。并在同年取得真空渗碳的专利     

18CrNiMo7-6钢的可控气氛高温渗碳工艺

基于机车用重载齿轮的热处理工艺要求,对18CrNiMo7-6钢进行920~1050 ℃的伪渗碳工艺处理,横向对比研究了试验钢经常规渗碳以及不同温度高温渗碳处理后的组织及力学性能;结合Aichelin计算机辅助模拟设计软件工艺模拟结果,制定高温渗碳工艺流程,对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行高温渗碳处理,并与常规渗碳齿轮进行了组织及性能的对比研究。结果表明,与热处理前相比,经不同温度和时间的伪渗碳处理后,18CrNiMo7-6钢的综合力学性能均有所下降,但通过控制渗碳后的冷却过程,可以显著提高其最终热处理后综合力学性能;增加渗碳温度和碳势,可以大幅提高渗碳效率;对18CrNiMo7-6钢制齿轮进行最高温度1050 ℃高温渗碳,渗碳效率提高约65%,经高温渗碳后,齿轮组织、综合力学性能以及单齿弯曲疲劳强度相比于常规渗碳齿轮均未降低。     

旧话重提、高温渗碳——既节能、又高效、又低成本的工艺

渗碳温度由常规的920℃提高到1050℃可缩短一半以上工艺周期,节能增效显著.道理虽明显,但难于实现的障碍一是缺乏可在950℃以上于渗碳气氛中长期工作的电阻炉;二是担心高温长期保持导致钢晶粒的过分长大.真空(低压)渗碳炉的问世,排除了第一障碍,采用细晶粒钢和二次加热淬火可消除晶粒长大的困扰.在1200℃渗碳气氛中相对稳定的合金和陶瓷电热体的开发,也使在普通电阻炉中实现1050℃的渗碳成为可能.看来普及高温渗碳的时机已经成熟.现在尚须完善的问题是高温碳势传感器和碳势的精确控制.本文就这些问题作一综合评述,供大家参考.     

RM11精密可控气氛高温箱式多用炉日前通过中国热处理行业协会组织的专家鉴定

天龙科技炉业(无锡)有限公司研制的RM11精密可控气氛高温箱式多用炉日前在北京通过了中国热处理行业协会组织的专家鉴定。随着我国装备制造业制造水平的全面提升和机械工业规模经济的发展,市场对精密控制高温渗碳设备的需求将迅速扩大。常规渗碳工艺渗碳温度多为930℃以下,碳势多小于1.1%C。高温箱式多用炉由于大大地提高了温度控制和碳势控制的精度以及控制的方式,在设计上采用了一系列耐高温结构设计,使工件渗碳工艺过程中实现以较高的温度和较高碳势进行渗碳,不仅保证了产品的质量,而且可显著缩短渗碳工艺时间,节省大量的能源。鉴定专家认为:RM11系列高温箱式多用炉过程中,成功地解决了电热元件、高温耐热构件和结构上的难题。RM11系列高温箱式多用炉采用渗碳专家软件和计算机管理系统可实现温度、碳势的精密智能化控制并保证性能重现性,从而充分保证渗碳     

渗碳钢的高温渗碳处理

提高渗碳处理的温度可以缩短处理的时间,对渗碳钢进行奥氏体化退火处理,可以测出其最佳的渗碳温度和渗碳时间,即能保证细晶粒稳定组织的渗碳温度和时间。以下的渗碳处理试验表明,对于钢种20MnCr5,17CrNiMo6,20MoCr4及EX55,可以把渗碳温度提高到1000℃,而不出现晶粒长大现象,而渗碳时间,可以缩短到2小时以下。     

真空渗碳

正传统气氛渗碳目前虽应用广泛,但暴露出许多问题:工件内氧化;非马氏体组织难以避免;尾气排放较大;渗碳周期较长;工件易氧化脱碳等。真空渗碳与传统气氛渗碳方式相比,晶界内无氧化、表面光亮、畸变更小、节能环保以及可对小孔、盲孔等零件实现均匀渗碳。另外不锈钢、含硅钢等普通气体渗碳效果不好甚至难以渗碳的零件,真空渗碳可获得良好的渗碳层。现采用乙炔(C_2H_2)作为渗碳介质,在很大程度上解决了丙烷所导致的碳黑及焦油污染问题,为真空渗碳的发展应用注入了新的活力。     

真空渗碳

传统气氛渗碳目前虽应用广泛,但暴露出许多问题:①工件内氧化,非马氏体组织难以避免;②尾气排放较大;③渗碳周期较长;④工件易氧化脱碳等。真空渗碳与传统气氛渗碳方式相比,晶界内无氧化、表面光亮、畸变更小以及节能环保,可对小孔和盲孔等零件实现均匀渗碳。另外不锈钢、含硅钢等普通气体渗碳效果不好甚至难以渗碳的零件,真空渗碳可获得良好的渗碳层。现采用乙炔(C2H2)作为渗碳介质,在很大程度上解决了丙烷所导致的碳黑及焦油污染问题,为真空渗碳的发展应用注入了新的活力。     

可实现气氛控制的真空渗碳渗氮炉

一种可实现气氛控制的真空渗碳或渗氮炉,采用热传导探头和氧探头双探头控制法进行气氛碳势或氮势的闭环控制。当工件形状与装炉量发生变化时,能自动调节原料气的供给量,从而提高了渗碳的均匀性,并有效消除积炭,工艺稳定性和再现性好。这种炉子可广泛用于高温渗碳、低温渗碳、高浓度渗碳、碳氮共渗、氮碳共渗、渗氮等表面改性处理。     

渗碳钢的高温渗碳

提高渗碳处理时的加热温度可以缩短处理时间。通过奥氏体化处理确定出了对常用渗碳钢能保证稳定的细晶粒结构组织的最佳渗碳温度和时间。试验表明,对于20MnCr、17CrNiMo6、20MoCrS4和EX55钢渗C温度可提高到1000℃以上而不致出现晶粒长大。此时渗碳时间可缩短到两小时以下。