等离子渗碳的原理及应用

等离子渗碳是目前继气体渗碳、真空渗碳后所采用的第三种渗碳方法。具有高浓度渗碳、高深度渗碳及对于烧结件和不锈钢的难渗碳件进行渗碳的能力,基本上解决了现有的渗碳处理问题。这里简述一下等离子渗碳的原理、特点以及处理实例和等离子渗碳炉。 1 等离子渗碳的原理和特点 1.1 等离子渗碳的原理等离子渗碳是把丙烷、甲烷及LNG等的渗碳气体保持在1～10托的压力下,通过在阴极处理件和阳极之间加直流电压,且由此而产生的异常辉光放电而进行渗碳。等离子渗碳是在气体渗碳基础上进行的异常辉光放电,由于具有以下特点,所以可以进行快速渗碳。     

20钢循环变温渗碳过程分析

渗碳是一种重要的化学热处理工艺,为缩短渗碳时间,节省渗剂并精确控制其反应过程,以达到化学热处理高效、节能、高质量的目的。本文通过基础理论分析以及大量实验,确定了一种甲醇+丙烷+空气的渗碳体系。该渗碳介质具有可控性和稳定性,并且具有碳沉积速率快等特点。通过经典的扩散原理和理论计算,得出一种新的快速渗碳技术-循环变温渗碳技术。并通过20钢常规渗碳880℃×9 h与低温880℃×1 h和高温930℃×0.5 h交替循环变温渗碳9 h对比,结果表明,渗碳时间相同,循环变温渗碳工艺相比于常规渗碳,具有更高的渗速,从而确定了循环变温渗碳工艺的可实现性和可操作性。     

智能型真空渗碳淬火炉研制及应用

智能型真空渗碳淬火炉具有功能强大的计算机控制系统和专家系统,可以根据工件材料特性和渗层要求等初始参数自动生成真空渗碳工艺,解决了困扰真空渗碳碳黑、焦油污染和渗层均匀性问题,提高了生产稳定性和质量一致性,实现真空渗碳淬火的智能化自动生产,提高了渗碳质量,已成功用于航空工业中高合金钢和不锈钢的渗碳。     

变温低压渗碳的研究

针对耐磨构件，尤其是齿轮等机械构件质量低和生产成本高的现状，提出变温低压渗碳新工艺。经过实验研究，表明变温低压渗碳技术比一般渗碳技术具有节能、渗速快、质量好、生产效率高和低环境污染等方面的优越性。循环次数的增加是不会降低渗碳速度的。     

高频真空电磁感应脉冲渗碳装置及其应用

针对常规真空电阻式加热渗碳装置加热速度慢、工艺周期长等问题,提出高频真空电磁感应脉冲渗碳方法,自主研制基于PLC控制的电磁感应真空脉冲渗碳装置。其具有升温快、工艺周期短、实现在线监测压力和温度;实现自动混合不同比例的渗碳气氛和整个电磁感应真空脉冲渗碳过程自动化等优势。可完成不同“强渗-扩散”时间占比以及压强、温度随时间在-80~0 kPa、300~1300 ℃范围内变化的脉冲渗碳工艺。通过使用该装置对20CrMnTi钢进行8个不同“强渗-扩散”时间占比的脉冲渗碳工艺,制备材料表面含有Fe₃C、Fe等碳化物相的渗碳层,碳化物层的硬度达到835.2 HV0.025,渗碳层深度达到1398 μm,优于常规真空电阻渗碳方法。     

天然气直接渗碳

<正> 天然气直接渗碳具有渗碳速度快、质量稳定、设备简单、操作方便等优点。1798年,二重厂用天然气保护6CrW2Si钢大型剪刀片淬火加热时,因表面渗碳,出现网状碳化物,导致产生淬火裂纹。这个偶然的失败,竟成为使用天然气直接渗碳的起点。几年来,对天然气不加稀释渗碳、天然气加     

喷砂预处理对20CrMnMo钢气体渗碳效率及渗层特性的影响

采用光学显微镜、接触角测量仪、显微硬度计等研究了喷砂预处理对20CrMnMo钢气体渗碳效率及渗层特性的影响.结果表明:在相同的气体渗碳工艺条件下,喷砂预处理对20CrMnMo钢气体渗碳具有明显的催渗效果,有效硬化层深度由1.24 mm增加到1.59 mm,即渗碳效率提高了约30％.同时,喷砂预处理使气体渗碳渗层脆性明显降低.     

热处理工艺材料的现状和展望(四)

3　热处理渗剂3.1　渗碳剂渗碳是钢铁制品最常用的热处理强化工艺之一。所用的渗剂主要分固体、液体(盐浴)、气体和膏剂等多种。3.1.1　固体渗碳剂固体渗碳也称粉末渗碳,是一种古老的热处理强化方法,虽具有渗速慢、质量难控制,劳动条件差等缺陷,但在单件、小批量、缺乏专用设备条件下,固体渗碳仍不失为一种经济实用方法,故在国内外生产中仍在应用。固体渗碳剂由5～10mm木炭块和碳酸钠或碳酸钡组成。要求木炭用硬木烧制,一则减少收缩,二是重复使用的寿命长。故北欧国家强调渗碳剂用的木炭要用山毛榉木烧制。固体渗碳剂商品洛阳龙门热处理材料…     

浅谈热处理气源和金相标准中的某些问题

提出了热处理中的天然气等气源和渗碳淬火件非马氏体组织、残留奥氏体及气体氮碳共渗件金相组织检查等标准中存在的问题,并提出了具体的修改建议.同时,提出了渗碳采用净化后的天然气、氨水、甲醇不但可提高产品质量,而且还具有提高渗碳速度、降低气源消耗和延长设备使用寿命等作用.     

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明：渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。     

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。     

渗碳工艺对20CrMo钢盲孔渗层深度的影响

为解决盲孔渗碳的难题,分析比较了常规气体渗碳及真空低压渗碳工艺对20CrMo钢盲孔的渗碳能力。结果表明,采用真空低压渗碳工艺对盲孔内部的渗碳能力远高于常规气体渗碳工艺;且盲孔尺寸越小,真空度越高,渗碳能力就越好。常规气体渗碳及真空低压渗碳的气体状态不同,是引起两种工艺对盲孔内部渗碳能力不同的主要原因。     

Effect of H2O content in air on the carburizing behavior of charcoal gas

Conventionally, charcoal gas is produced by reacting air with hot charcoal. The constituents of such charcoal gas are N2, CO, and CO₂. Because no H₂ exists in this kind of charcoal gas, its carburizing rate to steels is relatively slow, compared with atmospheres containing CO and H2. A simple, but effective, method to raise the carburizing rate of the charcoal gas has been found through this study; that is, the air used for generating charcoal gas is humidified with some water vapor before passing through the hot charcoal layer. In this way, the carbon potential and carburizing rate of the charcoal gas can be raised markedly due to the formation of H₂. For example, when the air is humidified with 7.30% H₂O, the carbon potential increases by about three times, and the carburizing rate increases by about four times, compared with the charcoal gas generated from dried air and charcoal.     

用净化后的天然气渗碳的质量及经济效益

株洲齿轮有限公司已成功地以净化后的天然气代替丙烷气用于渗碳。这项工程所取得的成果表明,更换渗碳原料气的设备改造和调试工作量小,更换原料气后产能和产品质量提高,生产成本显著下降。经过净化的城市天然气在热处理行业具有广阔的应用前景。     

汽车工业中的真空渗碳和高压气淬技术

由于用于汽车工业动力系零件的传统气体渗碳炉和淬火油槽已经过时,迫切需要引入新的装备和技术。当前对既能提高零件的力学性能和生产率又能对环境的影响减少到最小的需求使得真空渗碳/高压气淬成为极具吸引力的替代技术。然而,真空渗碳的过渗碳和炭黑,以及高压气淬的低冷却能力和高运行成本等构成了它推广应用的障碍。本文介绍了通过试验和数值模拟来解决这些问题所作的尝试。     

真空渗碳技术国内外概况及发展

重点介绍了国际上真空渗碳的最新进展，如乙炔渗碳，碳化氢气体和含氧气体混合使用的真空渗碳，气氛反馈控制法的原理及工艺，对热壁、冷壁式真空渗碳设备进行了对比分析。期望这些介绍对推动国产真空渗碳技术及新设备的研发能有所帮助。     

AISI 316L奥氏体不锈钢低温离子-气体渗碳工艺优化

目的将低温离子-气体乙炔渗碳应用于AISI 316L奥氏体不锈钢表面硬化处理,同时探讨其硬化处理的最优工艺参数及优化效果。方法采用离子轰击去除不锈钢表面钝化膜并活化其表面,再进行低温气体乙炔渗碳,实验过程使用脉冲式供气循环处理方式。进行温度梯度实验,寻找渗碳处理的临界温度。并采用正交试验法设计3因素3水平共9组实验,分析气体比例、离子轰击时间、保温压强3个因素对渗碳层硬度和厚度产生的影响,以期得到不锈钢低温离子-气体乙炔渗碳优化工艺。通过对经过最优化工艺处理过后的不锈钢硬化层组织、成分、厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能的研究分析,验证此工艺对AISI 316L奥氏体不锈钢硬化处理的适用性。结果处理温度为540℃时渗碳层有碳的铬化物析出;离子轰击时间对渗碳层硬度影响最大,保温压强对硬化层厚度影响最明显。在硬化处理温度为520℃,V(H2)∶V(C2H2)=1∶1,渗碳压强为-0.02 MPa,离子轰击时间为20 min时,316L奥氏体不锈钢离子-气体乙炔渗碳效果最优。经优化工艺处理后不锈钢硬化层厚度达到30μm左右,表面硬度达到838HV0.05,耐蚀性和耐磨性能等都显著提高。结论低温离子-气体乙炔渗碳硬化处理适用于AISI 316L奥氏体不锈钢,其处理最合适温度为520℃。经优化工艺处理后的不锈钢具有较高的硬度、厚度,良好的硬度梯度,高耐蚀性能及高耐磨性能。     

低碳贝氏体钢渗碳工艺及在轿车齿轮上的应用

对低碳帐房底体钢的渗碳工艺、显微组织、力学性能、液火变形进行了研究。结果表明,此钢渗碳工艺性能良好,渗碳层组织理想,力学性能优良,采用渗碳气冷淬火 ,使轿车齿轮淬火变形比２０ＣｒＭｎＴｉ钢的明显减小。     

BH催渗工艺对12CrNi3渗碳钢组织和性能的影响

针对12CrNi3钢薄壁齿轮气体渗碳工艺存在温度高、周期长、畸变大的弊端,导致薄壁重载齿轮组织状态不佳,畸变不受控等问题,在原超级渗碳工艺的基础上添加BH-5催渗剂,开展BH催渗试验。结果表明,当渗碳层深为(1.5±0.1) mm时,BH渗碳可提升效率20%以上;使用BH催渗使12CrNi3钢渗碳后晶粒度达到7级,渗层硬度梯度下降更平缓,摩擦性能提高,畸变减小。     

抛丸预处理对45钢气体渗碳效率及渗层特性的影响

采用光学显微镜、显微硬度计等方法研究了抛丸预处理对45钢气体渗碳效率及渗层特性的影响。结果表明,在相同气体渗碳工艺情况下,抛丸预处理对45钢气体渗碳有明显促进作用,抛丸预处理渗碳试样有效硬化层由0.994 mm增加到1.486 mm,渗碳效率提升39%以上,表面硬度提高10%以上。相较于未抛丸渗碳试样,抛丸预处理使渗碳试样截面梯度硬度升高且由表及里下降更为平缓,降低渗碳层脆性。