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气体渗碳的工艺操作要点简介

2016年09月29日09:04 青岛丰东热处理

气体渗碳的工艺操作要点主要有以下七个方面:

1、对渗碳前的准备工作,操作者首先要熟习零件图、对照实物了解渗碳技术要求、按照渗碳工艺文件确定渗碳工艺参数、熟习实物尺寸大小、选择合适的工装夹具以及渗碳炉膛的规格大小等。可以核对材质、磨火花,打光谱或进行化学成分分析,若发现差错立即停止生产。检查零件外观有无裂纹、有无深刀痕迹,若有油污应清洗,非渗碳部位涂防渗涂料或将刃部镀铜,孔洞不渗碳应堵耐火泥。零件装在夹具或料盘上,零件之间应有5~10mm的间距,使炉气循环畅通、渗碳均匀。应准备好内外试样,内试样应放在炉膛的规定位置。对炉子、仪表、仪器应进行“日点检”,保证密封。润滑良好、机械传动和转动正常、升降平稳、无振动、无噪声,电器仪表反应灵敏、示值准确。各种气体、液体管路畅通,冷却介质循环正常,各种阀门开启灵活、通断可靠。各种渗剂储备充足,保证生产正常。定期清理电热元件积炭,清扫炉膛炭黑,定期对炉膛烧炭黑(再生)。对吸热式发生器同样应进行各种检查清理,催化剂(触媒)粉化要及时更换。

2、工件入炉升温后,一切准备就绪即可开炉升温,炉温升到600~650℃后可起动电扇,同时打开冷却水循环冷却。当炉温升到700℃以上时,可通入吸热式保护气作载气。当炉温达800℃以上时,可以滴入渗碳剂或甲醇。裂解出的活性碳原子可进行空炉渗碳或新夹具渗碳,当炉温达到渗碳温度920~940℃时,保温1~2h左右。炉气正压排气正常后,工件方可人炉。工件入炉后关好炉门或盖好炉盖,接通风扇电源,调节仪表指针到渗碳温度,这时对炉温差应进行修正,对仪表的示值误差进行核准。升温阶段应加大渗剂量,加速排气,点燃排气孔排出的气体,并点火烧掉废气。炉内的氧化性气氛CO2和O2应尽快排出炉外恢复还原性气氛。对密封箱式炉,工件进炉用升降平台,针对升降上下平台,既要考虑进出炉方便,又要考虑淬火和预冷。密封箱式炉的内外炉门应有火帘密封,以保证炉膛正压,油气不得入内。

3、强渗碳阶段,工件人炉降温又重新恢复到渗碳温度后,应改变渗剂滴量或富化气的通入量。井式渗碳炉应继续排气30~45min,取少量气氛进行分析。当CO2体积分数小于0.5%时,即进入强渗阶段,应加大渗剂量,关小排气孔,使炉压控制在250~ 400Pa。接着从外试样孔放入两枚外试样,放入深度离罐底100~ 200mm,外试样孔应用石棉绳塞紧,以防漏气和散热。当用甲醇和煤油作渗剂时、炉气氛中的不饱和碳氢化合物浓度应不大于0.5%,CO2和O2的浓度也应该不大于0.5%。强渗阶段,炉气中碳势应控制在1.2%左右,高于要求的表面碳浓度的0.2%~0.4%。

4、扩散阶段,当强渗碳阶段,渗层深达工艺技术要求的中下限时,井式渗碳炉可取出外试样。试样层深达到中下限要求时,即进入扩散阶段、密封箱式炉渗碳速度一般在0.20mm/h左右,进行预先估算。扩散阶段若渗碳剂减少,载气量增多,则扩散时间是强渗时间的1/5~1/3。扩散阶段控制不好,使渗层浓度梯度不均匀。扩散阶段炉气的碳势控制在0.8%左右,高浓度渗碳除外。扩散期炉压控制在80Pa左右。

5、降温出炉阶段,扩散一定时间后,出第二只外试样,检查层深达到技术要求后,降温保温后出炉淬火,也可以空冷。保温时间30min左右。如第二根试样层深不合格,应延长扩散时间。降温温度在840℃左右,温度过低,心部会析出游离铁素体。对两次加热淬火的渗碳件(20、20Cr钢),降温至860~880℃出炉空冷,一般入冷却并冷却,为防止冷却时脱碳可向井中通入煤气燃烧成还原性气氛。夏天空冷太慢要吹风,碳钢渗碳件冷却太慢会在表面形成网状碳化物。合金钢渗碳件一般采用出炉直接淬火,之后低温回火2h以上。中高合金渗碳钢渗碳后渗层有过多残留奥氏体或网状碳化物,往往用渗碳后空冷+高温回火+淬火+低温回火。也可以空冷后两次淬火或一次正火+淬火+回火处理等。一切工艺方法都应通过工艺试验达到合格才行。

6、渗碳件的质量控制,主要控制表面硬度、渗碳层深、金相组织、表面碳浓度、硬度梯度等,具体可参见行业对渗碳件技术要求。

7、连续渗碳炉渗碳,它是按周期和节拍生产的渗碳方式。一切工艺参数都需输入电脑中,按预设程序进行。渗碳压力控制在100~150Pa,渗碳在φ(CO2)<0.2%,露点在-5~15℃。淬火油温在120~ 140℃。常用吸热式气氛、氮基气氛做载气,通入丙烷或丁烷或是各种有机气体混合后作为渗碳气体。

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