气体碳氮共渗工艺的编制

来源:金属热处理工艺学作者:袁凤松

发布时间:2013-12-9 16:52:35

中温气体碳氮共渗渗碳相比,由于氮的渗入,降低了奥氏体化的温度,使碳氮共渗可在较低的温度下进行,这样使零件的变形小且不易过热,设备和工夹具的寿命也将延长。中温气体碳氮共渗的工艺操作与气体渗碳大致相同。所不同的是,在不断向炉内供给渗碳剂的同时,需不断供给氨气。 (1)中温气体碳氮共渗的介质 常用的气体碳氮共渗介质是由渗碳剂(如煤油、甲烷、丙烷等)与氨所组成。液体有机化合物十氨:①煤油+氨;②甲醇+乙醇+氨。液体有机化合物分别装在不同容器中,通过滴注器滴人炉内。氨气经减压和干燥后通人炉内。 气体渗碳剂+氨:吸热式气+甲烷(或丙烷)+氨。吸热式气露点控制在O℃左右。通入5%~10%的甲烷(或1%~3%丙烷)。氨通人量1%~10%。气态氨通人工作炉前应经过含有0. 5nm分子筛或硅胶的干燥器中吸水,分子筛和硅胶根据使用量的情况应定期在200℃左右烘干3h以上脱水。碳氮共渗介质的加入量按每小时为炉膛体积的3~8次,小型设备取下限。煤油与氨气的加入量要有一定的比例。 (2)中温气体碳氮共渗温度 对碳钢和低合金钢,常用840~860℃,在此温度范围内晶粒不长大,变形小,渗速适当并可在渗后直接淬火,温度超过900℃纯渗碳,易过热致使晶粒粗大。对受力不大、要求变形小的薄壁耐磨件(自行车、缝纫机及仪表件)可在780~800℃共渗,800℃共渗工件心部不发生相变,韧性好,表面得到碳氮化合物和马氏体,温度再低,表面易形成脆性高的化合物。 (3)中温气体碳氮共渗时间 根据深层深度确定共渗时间,深层深度与共渗时间存在一定的关系。两阶段气体碳氮共渗时,第一、二阶段的时间基本相等,第二阶段时间包括中间降温时间。 (4)有效硬化深度的确定 渗碳氮层深度和有效渗碳氮层是不同的概念,有效渗碳氮层不仅和渗碳深度有关,而且还和工件形状、质量、热处理加热、保温时间以及淬火介质冷却特性等因素有关,有效渗碳氮层具有实用价值。有效硬化层以HRC=50为界,通常采用参考碳量,即在一定淬火条件下要达到指定的有效硬化层深度所需要的含碳量,参考碳量可以使用的格罗斯曼和端淬曲线来得到,不同含碳量钢的端淬曲线通过试验方法确定,也可以用计算法或借助于手册。 油冷的冷却强度H=0.2(无搅拌)~0.7(强烈搅拌)in,水冷的H=1.0(无搅拌)~1.5(强烈搅拌)in,盐水冷却的H=2.0(无搅拌)~5.0(强烈搅拌)in。H越大,冷却越快。 (5)碳氮共渗的碳势 碳势设定要求一般在0. 80%~1. 00%C。供渗阶段的炉内压力应该保持在100~200MPa。 (6)共渗后热处理 ①低碳钢零件共渗后可以直接在小于40℃的自来水中淬火;
  ②低碳合金钢、中碳结构钢件形状简单,可在小于80℃机油中冷却;
  ③零件回火前必须按清洗防锈工艺去油,中间防锈后再回火
  ④共渗件一般低温刚火(180 -220)℃×2h即可,装炉量多应延长时间,炉气应该循环,否则应力不能完全消除;
  ⑤对热处理要求变形小的零件,可以在闪点高的油中淬火,对合金钢制件,也可以采用分级等温淬火;
  ⑥共渗后需机加工件,共渗后应该空冷或缓冷,但重新加热淬火时袁面应进行保护,防止脱碳氧化;
  ⑦含铬、镍的高合金钢如 12CrNi3A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA等工件共渗后可直接用油淬火,并冷处理(- 70~-80℃),然后再低温回火,同样也可以用高温回火(600~650℃)代替冷处理(减少残余奥氏体),然后再重新加热到800~850℃淬油,并低温回火。
本文参考《热处理工艺问答》一书。

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