真空渗碳技术国内外发展现状
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渗碳科技名词定义中文名称:渗碳英文名称:carburizing定义:为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度,将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。
应用学科:机械工程(一级学科);机械工程(2)_热处理(二级学科);化学热处理(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布编辑本组织及性能特点:不能细化钢的晶粒。
工件淬火变形较大,合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多,表面硬度较低适用范围:操作简单,成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件,适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。
2 、预冷直接淬火、低温回火,淬火温度800-850℃组织及性能特点:可以减少工件淬火变形,渗层中残余奥氏体量也可稍有降低,表面硬度略有提高,但奥氏体晶粒没有变化。
适用范围:操作简单,工件氧化、脱碳及淬火变形均小,广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。
3、一次加热淬火,低温回火,淬火温度820-850℃或780-810℃组织及性能特点:对心部强度要求较高者,采用820-850℃淬火,心部为低碳M,表面要求硬度高者,采用780-810℃淬火可以细化晶粒。
适用范围:适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢,某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
4、渗碳高温回火,一次加热淬火,低温回火,淬火温度840-860℃组织及性能特点:高温回火使M和残余A分解,渗层中碳和合金元素以碳化物形式析出,便于切削加工及淬火后残余A减少。
适用范围:主要用于Cr—Ni合金渗碳工件5、二次淬火低温回火组织及性能特点:第一次淬火(或正火),可以消除渗碳层网状碳化物及细化心部组织(850-870℃),第二次淬火主要改善渗层组织,对心部性能要求不高时可在材料的Ac1—Ac3之间淬火,对心部性能要求高时要在Ac3以上淬火。
适用范围:主要用于对力学性能要求很高的重要渗碳件,特别是对粗晶粒钢。
但在渗碳后需经过两次高温加热,使工件变形和氧化脱碳增加,热处理过程较复杂。
203中国设备工程 2020.07 (上)中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng为了提高航空产品渗碳类零件工艺控制水平,于2010年从法国引进了一台低压真空渗碳炉,采用低压真空脉冲渗碳。
由于低压真空渗碳与我厂以往可控气氛渗碳相异之处较大,为充分发挥其优越性,必须熟悉低压真空渗碳工作原理,编制出合理的工艺程序,才能充分展现该设备的先进性。
本文对脉冲渗碳过程进行了初步探讨,通过多次试验,编制多种不同材料、不同技术要求的渗碳工艺程序。
1 低压真空渗碳1.1 渗碳概述不管是可控气氛渗碳还是低压真空渗碳,不外乎以下三个阶段:(1)渗碳介质的分解;(2)碳原子的浅谈低压真空渗碳热处理技术吴平(长沙中传航空传动有限公司,湖南 长沙 410200)摘要:本文探讨了低压真空渗碳原理及炉气成分,以及低压真空渗碳的优势与不足,影响零件表面碳浓度的相关因素。
结合实际应用情况,确定了几种典型齿轮渗碳工艺程序,为航空产品研制生产作好了技术准备。
关键词:低压真空;脉冲渗碳;饱和含碳量;工艺程序 中图分类号:TG156.9 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2020)07(上)-0203-03吸收;(3)碳原子的扩散。
1.2 真空脉冲渗碳原理(1)原理及过程:低压真空渗碳热处理实际上是在低压真空状态下,通过多个强渗(通人渗碳介质)+扩散(通入保护气体)与一个集中的扩散过程,达到满足图纸要求渗层深度的工艺过程,如图1所示。
其控制方法为“饱和值调整法”,即在强渗期使奥氏体固溶碳并饱和,在扩散期使固溶了的碳向内部扩散达到目标要求值,通过调整渗碳、扩散时间比,达到控制表面碳浓度和渗层深度的目的。
T1:第一步乙炔时间(零件表面碳浓度达到1.18所需要的时间)。
T2:第一步扩散时间(零件表面碳浓度达扩散至0.95所需要的时间)。
长焰煤30%比例比长焰煤10%比例高2.7℃/1.5℃,说明长焰煤30%比例的火焰中心是相对偏上的。
传统渗碳缺点分析报告摘要:传统渗碳作为一种常用的表面处理方法,在降低材料表面硬度和耐磨性方面具有显著效果。
然而,传统渗碳也存在一些缺点,如处理效果不稳定、渗碳层易脱落等。
本文主要针对传统渗碳的这些缺点进行分析和探讨。
一、引言传统渗碳作为一种常见的表面处理方法,在工业领域得到广泛应用。
它通过将含有碳源的物质加热至高温,使碳原子渗透到材料表面,从而提高材料的表面硬度和耐磨性。
然而,传统渗碳在实际应用中也暴露出一些缺点,限制了其进一步发展和应用。
二、传统渗碳的缺点1. 处理效果不稳定在传统渗碳过程中,处理效果的稳定性是一个重要问题。
由于处理温度、时间、碳源等因素的控制难度,处理结果往往难以保证一致性。
不同批次的处理可能会出现渗碳层浸深不一、硬度不一致等问题,影响材料的整体质量和性能。
这导致了传统渗碳在一些精密机械、汽车及航空航天等领域的应用受到限制。
2. 渗碳层易脱落传统渗碳形成的渗碳层存在着与基体材料的结合强度不高的问题,容易发生脱落现象。
这主要是由于渗碳过程中碳原子与基体材料发生聚集不均匀、晶粒生长不稳定等原因造成的。
当受到外力冲击或剖面受磨损时,渗碳层容易脱落,导致材料表面硬度和耐磨性的降低,甚至引发事故。
3. 环境污染传统渗碳过程中产生的废气和废水对环境造成了一定的污染。
渗碳过程中使用的化学品和所需的高温条件,会释放出一些有毒有害的物质,对环境和人体健康构成潜在威胁。
同时,废水中也含有大量有机物和重金属离子,必须经过严格处理才能排放,增加了成本和工艺复杂度。
三、改进方法和展望1. 引入新的渗碳技术为了克服传统渗碳存在的缺点,可以引入新的渗碳技术。
例如,离子渗碳、气浸渗碳等新技术在渗碳层的形成、结构控制等方面具有一定的优势。
这些新技术能够通过精确控制温度、时间和碳源质量等因素,提高渗碳层的均匀性和结合强度,从而提高材料的表面硬度和耐磨性。
2. 提高渗碳工艺的稳定性改进传统渗碳工艺,提高处理效果的稳定性是关键。
真空渗碳的应用案例渗碳指使碳原子渗入到钢表面层的工艺过程。
经过渗碳处理后使低碳钢的零件具有高碳钢的表层,渗碳零件经过淬火、回火,得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性和塑性﹐使工件能承受高强度和频次的交变载荷。
渗碳包含3个基本过程:分解→吸附→扩散。
按渗碳方式的不同﹐可分为气氛渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和真空渗碳等。
传统气氛渗碳目前应用最为广泛,固体渗碳和液体渗碳受生产效率,劳作条件,环保要求等诸多因素制约在逐步被替代。
作为一种目前被大量应用的渗碳方式,传统气氛渗碳在提高普通材质零件性能方面具有不可忽视的作用,但在实际生产过程也暴露出许多问题,如工件内氧化、尾气排放较大、渗碳周期较长、工件易氧化和脱碳、高合金及不锈钢等无法渗碳等。
和传统气氛渗碳方式相比,真空渗碳降低了处理成本,消除了环境污染,能获得优良的工件表面状态和渗碳层均匀性,真空渗碳还具有淬火变形小、渗碳效率高和避免晶界氧化的优点。
真空渗碳炉具有真空淬火炉所有设备优点,在工艺方面既可以真空渗碳+淬火,还能够进行工模具淬火、退火、固溶,以及某些零件的钎焊处理,基于一台设备即实现了热处理工艺的多样化生产。
同时真空渗碳炉在还可以实现高合金钢和不锈钢渗碳,提高劳动条件和产品品质等方面也具有无可比拟的优势。
下面我们就真空渗碳的应用举例我们研究了20CrMnMo材质的大直径重载齿轮的真空渗碳工艺数据及特点,并应用于实际生产,取得了良好的效果。
该齿轮已正常装机运行数年,目前运行状况良好。
一、低压真空渗碳淬火零件和技术要求材料:20CrMnMo图1.大型重载齿轮实物及试样:表1.齿轮参数及真空渗碳淬火工艺要求二、真空渗碳工艺方案及生产设备生产设备某热处理设备制造有限公司生产的FZSC2-300型双室真空渗碳油淬炉,有效工作区为1500*1500*800(mm)。
工艺方案如下表2:三、真空渗碳淬火模拟及实验结果(1)不同渗层真空渗碳工艺碳浓度三维模拟结果工艺1 :工艺2:工艺3:(2)不同真空渗碳淬火工艺后平面处碳化物金相组织:工艺1(75+900min):工艺2(75+1200min):工艺3(75+1500min):(3)不同真空渗碳淬火工艺后尖角处碳化物金相组织a、工艺1(75+900min):b、工艺2(75+1200min):c、工艺3(75+1500min):(4)齿轮低压真空渗碳淬火工艺1、2和3试验结果(5)齿轮低压真空渗碳淬火工艺1、2和3试验结果(6)20CrMnMo钢低压真空渗碳模拟结果与实际值对比四、深层真空渗碳实验流程及结果分析(1)低压真空渗碳淬火工艺流程图:(2)过程说明:1、650℃预热一次:使齿轮受热均匀,减小工件内部热应力;2、渗碳结束后1barN2压力下进行气冷正火:由于大齿轮工件长时间渗碳晶粒长大趋势明显,消除渗碳层中可能存在的网状碳化物;3、680℃对齿轮进行高温回火:使渗层析出含Cr的碳化物,进一步消除渗碳层网状碳化物,使碳化物球化和消除应力。
真空渗碳炉的性能介绍
真空渗碳炉具有低压渗碳、油淬和加压气冷等多种功能,该设备可以对航天航空工业及其它机械工业所使用各类零部件进行相关的热处理,诸如:18CrNi8、12Cr2Ni4A、12Cr2Ni3A等高合金渗碳钢的渗碳及渗碳后的淬火,结构渗碳钢的渗碳及渗碳后的淬火、工模具钢、精密轴承、油泵油嘴机械件、精密机器零件等各种结构钢的油淬等。
大幅提升模具的机械性能和使用寿命。
真空渗碳炉的工作原理:将工件装入真空炉中,抽真空并加热,使炉内净化,达到渗碳温度后通入碳氢化合物(如丙烷)进行渗碳,经过一定时间后切断渗碳剂,再抽真空进行扩散。
这种方法可实现高温渗碳(1040℃),缩短渗碳时间。
渗层中不出现内氧化,也不存在渗碳层表面的含碳量低于次层的问题,并可通过脉冲方式真空渗碳,使盲孔和小孔获得均匀渗碳层。
低压真空渗碳法及其优点:低压真空渗碳是在低压真空状态下,通过多次强渗+扩散过程,以达到零件渗层深度要求的工艺过程,其控制方法为“饱和值调整法”。
即在强渗期使奥氏体固溶碳饱和,在扩散期固溶的碳向内部扩散到目标的要求值,通过调整渗碳、扩散时间比,达到控制表面碳浓度和渗碳层深度的目的。
优点:1.无内氧化,能显著提高零件表面疲劳性能。
2.处理后畸变小。
3.计算机控制,渗碳精度高。
4.处理后产品表面呈光亮状,可不经清洗、喷丸工序。
真空渗碳炉的结构特点:加热元件沿加热室圆周均匀布置,温度均匀性高;加热室和冷却室分开,生产效率高、使用成本低;冷却均
匀性好,工件变形小;渗碳气体喷嘴沿加热室圆周均匀布置,渗碳层厚度均匀。
真空技术的发展与展望20世纪,真空工业的发展极为显著,引起各界的关注。
真空科学与技术在科学研究中只是一门实验技术,而在现代工业生产中却成了一门基本技术而得到广泛应用。
真空工业的如此发展,是否归究于技术方面的重大发明或发现呢?根本不是。
而全世界真空工业发展的原因只是由于其他工业技术领域对真空的需求增加了。
如日本国的真空设备厂家的销售额中,仅电子工业就占40%左右,正说明这一领域对真空技术的需求增加了。
进入21世纪,真空工业又将如何发展,赖以发展的需求又是什么?在科学与技术不断的发展的今天,真空技术又会起到什么新的作用?又能取得什么新成就?这许多未知的问题,令人关注,值得思考。
过去我们谈真空技术的发展动向,通常去查找学术论文和专利资料,以了解真空状态下的物理现象的应用,真空获得和测量仪器的进展等情况。
而现在我们应改变以往的做法,要抓住真空的需求关系,从这个侧面来展望真空技术的发展动向。
也就是,应从某些重要的真空应用领域中探讨与真空技术的关系,来展望21世纪真空技术本身的发展动向。
一、需要不断扩大真空的应用领域在21世纪,真空的需求是增长还是减少?今后的发展趋势又将如何?这主要取决于真空应用的领域是否增加,需求是否增长。
在20~30年前,真空书籍中就指出:真空技术的应用,一是靠压力差,二是通过空间的电子或分子排除干扰,三是降低粒子撞击表面的次数。
用于各自的需求不同,所需的真空度当然也就不同了。
所谓排除空间障碍物,即粒子的平均自由程要比装置的特征尺寸长。
真空蒸发、电子管和加速器就是利用了真空的这一特点。
除大功率的电子管外,其他大部分做成固体元件,这样就不再需要真空了。
暖水瓶是真空技术在人们日常生活中的重要应用,如果以后能生产出优良的绝热材料,且很便宜,那么真空在暖水瓶的生产过程中将会失去作用。
从降低表面粒子入射频率的必要性看,超高真空技术定会得到发展,它可使表面长时间地维持其清洁。
目前,真空技术的应用的特点是:利用真空环境来研制一些新材料和新工艺。
国内外渗碳和渗氮热处理工艺的新进展(二)朱祖昌;许雯;王洪【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】8页(P1-8)【作者】朱祖昌;许雯;王洪【作者单位】上海工程技术大学,上海201620;上海市机械制造工艺研究所有限公司,上海201620;上海金属材料改性工程技术研究中心,上海200070;上海市机械制造工艺研究所有限公司,上海201620;上海金属材料改性工程技术研究中心,上海200070【正文语种】中文【中图分类】TG156.8真空渗碳也称低压渗碳,是一种非平衡的强渗-扩散型(non-equilibrium boost-diffusion-type)渗碳过程。
其一般过程描述为在具有一定分压的碳氢气氛的粗真空的奥氏体化条件下进行渗碳和在粗真空条件下进行扩散,在达到技术条件要求后于油中或高压气淬条件下冷却的一个过程。
真空渗碳淬火设备为:单室或双室真空渗碳高压气淬炉、双室真空渗碳油淬炉、多室真空渗碳炉与真空高压气淬室或真空油淬室以及回火设备等组成的生产线。
真空渗碳淬火工艺及代号按GB/T 12603规定分:真空渗碳(531-02)真空渗碳气体淬火(531-02G)和真空渗碳油淬火(531-02O)。
真空渗碳用富化气为:乙炔气体(C2H2)或丙烷气体(C3H8),纯度不低于96%;工艺过程中压强调解用气体为:高纯氮气(N2),纯度不低于99.995%。
相应管路中压强应稳定在0.2 MPa左右。
真空渗碳淬火工艺中,真空渗碳工艺参数见表7。
真空渗碳淬火工艺操作过程见表8。
我国真空渗碳的质量控制标准按JB/T 10175和JB/T 11078规定执行。
一般真空渗碳淬火件在回火处理后进行,检验要求见表9。
真空渗碳是应用强渗碳气氛使工件表面处于奥氏体化的渗碳温度的饱和碳浓度Cc 和设定的表面碳浓度Cs(一般为0.8%C)之间连续不断调整,并达到设计渗碳层深度的一种工艺方法。
浅谈低压真空渗碳工艺职教台浅谈低压真空渗碳工艺王东波(攀枝花学院四川攀枝花617000)摘要:介绍了低压真空渗碳的原理,渗碳常用介质,渗碳过程的控制,从被加工件性能,精度,效率,加工成本等多个方面阐述了低压真空渗碳工艺的特点,同时对低压真空渗碳工艺的发展进行了简述.关键词:低压真空渗碳随着工业技术的不断发展,对工件热处理的要求也越来越高.8O年代出现的可控气氛渗碳技术虽已非常完善,但由于其内氧化不可避免,会在渗层表面出现一层很薄的非马氏体组织,对零件的疲劳性能产生不良影响,所以,热处理工作者一直在研究一种更为完善的渗碳工艺.1980年,法国ECM公司在PVF300型真空淬火炉上添加渗碳装置后进行实验获得了满意的成果,并在实验室初步建立了富化率(单位时间内工件表面积上吸收碳原子的质量)理论.1982年,它们第一次展示了低压渗碳过程,并与1988年建造了第一条连续生产线.自此,人们在低压真空渗碳技术上取得了重大突破,一种新的热处理技术在表面处理上得到了逐步的推广和应用.一,低压真空渗碳工艺简介1,低压真空渗碳原理渗碳就是向工件表面渗入碳原子的过程.其目的是提高工件表面碳浓度,使工件心部保持较好塑韧性的同时增强表面硬度和耐磨性.低压真空渗碳实际上就是在低压(压力一般不大于3kPa)真空状态下,通过多个强渗(通人渗碳介质)和扩散(通入保护气体)循环进行,以此提高工件表面碳浓度,从而使其达到热处理要求的工艺过程.2,低压真空渗碳工艺设备简介低压真空渗碳设备是与低压真空渗碳技术同时出现的一种设备,其突出特点是选择的多样性(单室,双室,三室,多室;立式,卧室;周期性,生产线式等),并且具有多种用途(真空渗碳,真空碳氮共渗,真空渗碳+气淬等)和先进的渗碳控制系统(计算机模拟软件等).标准的低压真空渗碳炉由一个或多个加热渗碳室(根据产量选择),一个气淬室,一个装卸料室,一个传送室以及整套的工件传输系统,真空系统,气体循环系统,计算机监控系统等组成.3,低压真空渗碳介质的选择20世纪90年代,低压真空渗碳介质以丙烷为碳源得到了认可,但由于丙烷气在低压真空渗碳中可能有不同的分解反应,当温度高于600℃时,丙烷会在加热室,被加工件附近大量分解,一c+2+2[c】,c=I一2c+【c】,致使加热室内形成碳黑.而又因炉内温度不均匀,在炉子中相对温度较低的部位会形成焦油,对渗碳设备极为有害.所以,乙炔做为渗碳介质也被人们所重视.它以其经济,渗碳压力低,能基本消除碳黑和焦油等优点在在低压真空渗碳中得到一定的推广,特别在小直径,长盲孑L零件的均匀渗碳,高密度和大容量的工件装炉上得到广泛应用.4,低压真空渗碳的控制由于在真空状态下无法通过常规氧势测量的方法来定碳,因此随着富化率概念及相关理论的提出,人们开发出相关的计算机模拟软件来解决这一问题.低压真空渗碳采用渗碳和扩散脉冲方式交替进行,渗碳一般通丙烷,扩散通氮气.在渗碳和扩散过程中,真空系统调节炉压并保持定值,丙烷与氮气流量也保持恒定,并由质量流量计显示通入量.计算机模拟系统根据用户事先输入的渗碳温度,被渗工件原始碳浓度,渗碳后表面饱和碳浓度,扩散后表面碳浓度,最终表面碳浓度,渗碳层深度,介质在工件表面的富化率等工件特性,模拟计算出"渗碳+扩散"的循环次数和每个循环的不同时间参数,并模拟出最终的渗层深度,其精度可达到±5%.二,低压真空渗碳工艺的特点低压真空渗碳技术的应用有助于产品质量和技术能级的提高,与可控气氛渗碳工艺相比较,低压真空渗碳有许多优点:1,提高被加工件的性能由于在真空下进行渗碳处理,没有氧的存在,因此渗层表面没有晶间氧化和表面非马氏体,同时不会产生表面合金元素的贫化及其带来的表面淬透性降低等问题,零件表面硬度,表面残余应力水平将明显提高,可以明显降低零件表面的早期失效,提高零件的使用寿命.如1998年上海股份汽车齿轮总厂为进一步提高齿轴类零件热处理质量,委托法国EMC公司对集中变形要求较高的零件用JCBP一400型低压渗碳炉进行实验,部分结果如下:产品名称:输出轴;材料:20MnCr5;数量:3件;热处理要求:表面硬度680—780HV30,心部硬度350—480HV30;有效硬化层深度(硬度550HV1)O.7—1.0mm.在装满炉量情况下实验,主要工艺参数如下:渗碳温度:950~C;加热和均温时间:50rain;渗碳时间:10.13min;扩散时间:78.87min;淬火介质:高纯氮气;淬火压力:2Mpa;淬火时间:10min;富化率:13.8lmg/h?cm;回火温度:150~(2;回火时间:2.5h.实验后测得的金相结果如下:表面硬度(HV30):725,728,727心部硬度(HV30):434.442齿面有效硬化层深度(硬度550HV1):O.78ram齿面显微组织:碳化物(1级)+残余奥氏体(2级)+马氏体(2级),无明显非马氏体组织,实验后变形较小.从实验结果看,硬度,渗层深度,显微组织均能满足要求,46现代企业教育MODERNENTERPRISEEDUCATION2009年?O8月?下期学术?理论现代衾誊现代高等职业教育的校长素质探讨杨鲁新(青岛恒星职业技术学院动画学院山东青岛266100)摘要:伴随着经济发展我国的职业教育出现了快速发展的局面.主要管理者的管理素质直接影响到高等职业教育的办学水平和质量.本文旨在从管理素质,政治素质,管理才能,学术技术能力,工作责任感这几个维度衡量一个高等职业教育管理者的优秀程度.关键词:高等职业教育校长院长管理素质政治素质管理才能学术技术能力工作责任感白改革开放以来,伴随着经济发展的需要,我国的职业教育出现了快速发展的局面,原来仅在普通高中阶段设立的职业教育已经难以满足社会发展的需求,因此,越来越多的大学增设了大专层次的高等职业教育,另外,更有不少独立的高等职业技术学院纷纷出现,这样的现象已经在改变着原有的高等教育布局.虽然普通大学本科教育仍为高等教育的主体,但不断增加的高等职业教育已经成为高教领域的另一条腿,这样的教育局面无疑会对我国的经济发展起到有益的作用,但也对我国的高等职业教育提出了新的问题,即:靠什么样的人来管理现代高等职业教育工作.由于我国的高等职业教育发展很快,特别是在多元化的办学政策推动下,许多民间资本进入高等教育领域,他们主要集中在高等职业教育范围,这就形成了国有民营齐办,全国处处开花的高等职业教育办学格局,但随之而来的则是高等职业教育管理者的缺位.与发达国家相比,我国的高等职业教育正处在发展的初期,各方面的经验都比较缺乏,但最为缺乏则是经验丰富的合格管理人员,尤其是高等职业院校的校长(以及下级学院的院长).目前,许多职业技术院校对校长(或院长)的任用都具有很大的随意性,这些来自不同岗位和部门的管理者在社会背景,工作经验,管理能力以及学术水平方面存在很大的差异,因而形成了管理者基本水平的良莠不齐,其中还有一定数量的管理者不具备高等职业教育的管理能力.也达不到高等教育对管理者的基本要求,如果不能有效提高改变这样的状况,我们现有的高等职业教育就不可能健康的发展,而教育管理素质较差的管理者从事管理的学校,是很难培养出合格的高等技术人才的.由于管理者的管理素质直接影响到高等职业教育的办学水平和质量,因此,在大力发展高等职业教育的今天,如何认识高等职业管理者的基本素质以及行为特点是个值得研究和探讨的问题.同时工件的变形情况也大为改善,处理结果比较理想.2,精度,效率高低压真空渗碳技术使得传统渗碳工艺中的高温渗碳成了可能,渗速明显提高,工艺周期显着减小,大大的缩短了渗碳时间, 特别对需要取得较深碳层的工件或不锈钢,硅钢等材料非常有利.如低碳钢中,为获得1mm厚的总渗碳深度,在980℃渗碳时所需的总渗碳时间为1.50h,在1038~渗碳是仅需0.80h,相差约2 倍.同时,由于在渗碳过程中,碳势的控制由计算机软件来完成, 所以,所以在实践中可以获得比较准确的控制效果.据有关实验测试.控制精度可达到±0.05ram.3,减少了后续工序.降低了热处理成本低压真空渗碳工艺是在真空状态下对工件进行加热渗碳,所以,避免了大范围的氧化,处理后产品呈银灰色,光亮状,可以不经过清洗,清理喷丸等工序,所以减少了后续的处理工序,有效的降低了成本.4,"绿色"环保相对于常规的可控气氛渗碳(或碳氮共渗)热处理,低压真空渗碳热处理过程中不产生,)1等有害气体,同时大部分采用气体淬火技术且淬火气体可以回收,即使采用油淬技术,也是采用真空淬火油,避免了大量的气体和液体污染,具有"绿色"环保的特点.三,结束语低压真空渗碳技术是将真空渗碳与高压气淬两项技术结合后的产物.它以其特殊的优势和成熟的工艺在渗碳特别是深层渗碳领域得到广泛的应用,根据中国热处理行业协会在欧洲考察的报告,到2010年低压真空渗碳热处理设备将达到50%左右,其工艺应用领域也将得到大范围的扩展,必将成为替代常规渗碳技术的工艺之一.参考文献:【l】孟延军,关昕.金属学及熟处理.北京:冶金工业出版社,2008 (03l【2】严韶云.低压真空渗碳——一种新的化学热处理技术.机械工人(热加工),2001(1):31—33.【3】张连进.一种快速渗层渗碳技术.金属热处理,2003,28(10): 56-58.【4】马森林,高文栋,沈玉明.ECM低压真空渗碳技术应用研究与探讨.汽车工艺与材料,2004(8):27—3O.【5】马森林,沈玉明.ECM低压真空渗碳技术应用研究与探讨. 汽齿科级,2004(1):1—6.【6】6张连进.真空渗碳技术的进展.真空,2003(1):42—45. 【7】高文栋.低压真空渗碳设备的特点及生产应用.机械工人(热加工),2007(10):22—23.【8】朱连光,王砚军,李庆见.脉冲式气体渗碳技术研究和应用.汽车工艺与材料,2005(6):21—23.口现代企业教育MODERNENTERPRlSEEDUCATION47。
低压真空渗碳的特点及原理摘要:本文分析了低压真空渗碳的技术特点及工艺原理,通过对比可控气氛渗碳的渗碳速度、渗碳组织及冶金指标,最终分析认为低压真空渗碳渗层组织更加细小、弥散,可以显著降低零部件在实际工况服役条件下的裂纹敏感度,降低基体组织硬度不均的程度,提高零部件的接触疲劳强度,从而延长服役寿命。
关键字:低压真空渗碳金相组织接触疲劳强度1.低压真空渗碳工艺特点低压真空渗碳与传统渗碳工艺过程的方式不同,低压真空渗碳采用渗碳气氛和中性扩散气氛,分别以周期的脉冲方式交替供气控制碳流量来满足不同的渗碳要求。
低压真空渗碳扩散时间通常是脉冲强渗时间的10倍左右,每一脉冲的充足扩散时间保证了渗入碳量能够充分向内部扩散,以确保第二轮碳量的有效可靠吸收,从而保证最终渗碳层的平滑性,更有利于渗层承载能力的提高[1]。
低压真空渗碳技术具有诸多优势,但针对高合金含量的渗碳工艺依赖Infracarb渗碳工艺软件制定并执行,实际与理论差异较大,亟待在工艺制定方面开展迫切的工艺预先研究[2]。
1.1无碳势概念一般气体渗碳是在正压环境中进行,炉气成分较复杂。
由于在一系列复杂的化学反应中,CO、CO2 、O2 、H2O等气体与活性碳原子间存在着动态平衡,就建立起了碳势的概念.并可以通过氧探头(检测0 的含量)、红外仪(检测CO 的含量)、露点仪(检测H 0的含量)等来间接测定炉内的碳势,从而给工艺过程的控制带来极大的便利。
而低压真空渗碳的压力为mbar级,接近真空状态下炉内CO、CO 、H2O等气体的含量少得可以忽略不计,因而目前还不能建立类似碳势的概念并定量检测[3]。
但这并不意味着这是不能严格控制的工艺过程,而实际上真空渗碳的一大优点就是一旦确定好工艺.那么工艺的重现性更好,其渗碳层和表面含碳量也是可控的。
1.2渗碳速度快低压真空渗碳作为近年来发展较快的一项新工艺,很大的一个原因是其渗碳速度大大加快。
之所以有这种优越性,原因在于:低压真空渗碳可以提高工艺温度,其工艺温度可以提高到(950~1100)℃,而一般常压气体渗碳由于设备的承受能力所限,工艺温度提高会导致工件晶粒过度长大等原因,工艺温度一般都不超过950℃。
渗氮的发展趋势渗氮作为一种常见的表面处理技术,已经在各个行业得到广泛应用,包括汽车制造、航空航天、机械制造等领域。
随着科技的进步和工业的发展,渗氮技术也在不断向前发展,并呈现出以下几个主要趋势:1. 高效智能化:随着自动化和智能化技术的不断发展,渗氮设备将越来越智能化,实现自动化生产和控制。
通过提高设备的自动化水平,可以提高生产效率和产品质量,并降低劳动力成本。
2. 全面碳氮共渗:传统的渗氮技术主要是单一的氮渗,而现代渗氮技术已经发展到碳氮共渗阶段。
全面碳氮共渗可以提高材料的硬度、耐磨性、疲劳寿命等性能,使其更适用于高强度和高耐用性要求的领域。
3. 新型渗氮材料的应用:渗氮技术不仅适用于传统的钢铁材料,还逐渐应用于新型的材料,如高温合金、钛合金、镍基合金等。
新材料的渗氮处理可以进一步提高其耐高温和抗腐蚀性能,满足特殊工况下的需求。
4. 环保节能:随着环保意识的增强和能源消耗问题的日益突出,渗氮技术也在追求更加环保和节能的发展方向。
例如,采用真空渗氮工艺可以减少渗氮气体的排放,同时节约能源消耗。
此外,研发更加环保的渗氮材料和工艺也是发展的趋势之一。
5. 微纳米渗氮:随着纳米材料和纳米技术的快速发展,微纳米渗氮也逐渐成为研究热点。
微纳米尺度的渗氮可以在材料表面形成纳米晶体结构,提高材料的强度和硬度。
此外,微纳米渗氮还可以在材料内部形成纳米碳化物相,进一步提高材料的性能。
6. 渗氮工艺的优化和精确控制:渗氮过程涉及到多个参数的控制,如温度、气氛成分、渗氮时间等。
优化渗氮工艺和精确控制参数,可以得到更好的渗氮效果和均匀性。
因此,对渗氮工艺进行研究和改进是未来发展的重要方向之一。
总而言之,渗氮技术在未来的发展中将越来越智能化和全面化,在应用范围和处理效果上也会有进一步扩展和提高。
同时,环保、节能和微纳米渗氮等方面的发展将成为技术改进与研究的重点之一,推动渗氮技术在各行业的应用更上一层楼。
真空低压渗碳热处理嘿,朋友们!今天咱来聊聊真空低压渗碳热处理这档子事儿。
你说这真空低压渗碳热处理啊,就好比是一位神奇的魔法师,能把普通的金属材料变得超级厉害!它能让这些材料拥有更优异的性能,就像给它们穿上了一层坚不可摧的铠甲。
咱就说普通的金属,可能就普普通通地用着,但经过真空低压渗碳热处理之后呢,哇塞,那可就大不一样啦!硬度提高了,耐磨性增强了,就像一个瘦弱的人一下子变成了大力士,厉害得很呢!这效果,难道不比变魔术还神奇?而且啊,这个过程可不是随随便便就能完成的。
就像做饭一样,得掌握好火候、调料啥的。
真空低压渗碳热处理也得精确控制各种参数,温度啦、压力啦、时间啦,一个都不能马虎。
这要是有一点差错,那可就前功尽弃啦,那不就白折腾啦!你想想看,要是不认真对待,那金属材料能乖乖听话变得厉害吗?那肯定不能啊!这就好比你想种出好庄稼,不得精心照料啊?不浇水、不施肥,还能指望它长得茁壮?再说说这技术的好处,那可真是多了去了。
它能让产品的质量蹭蹭往上涨,使用寿命也大大延长了。
这对于那些需要高质量、高性能的产品来说,简直就是福音啊!比如说汽车零件,要是不经过这道工序,能那么耐用吗?能让咱开着车放心跑吗?还有啊,这真空低压渗碳热处理还很环保呢!它不会像一些传统的热处理方法那样产生大量的污染。
这多好啊,既让金属变得厉害了,又保护了咱们的环境,一举两得,何乐而不为呢?咱平时用的好多东西可都离不开这真空低压渗碳热处理呢。
小到一个螺丝钉,大到一些大型机械,都有它的功劳。
你说要是没有它,咱的生活得少多少便利啊?所以啊,可别小看了这真空低压渗碳热处理,它虽然不声不响的,但却在背后默默地为我们的生活贡献着力量呢!它就像一个幕后英雄,不张扬,但却很重要!咱可得好好感谢它,让它继续为我们的生活添彩!这就是真空低压渗碳热处理,一个神奇又重要的技术!。
真空炉渗碳淬火真空炉渗碳淬火是一种先进的热处理技术,通过将零件放入真空炉内,在加热的同时注入适量的碳元素,以提高零件的硬度和耐磨性。
经过渗碳后,零件在淬火过程中能够形成强化的炭化层,提高零件的强度和耐久性。
以下是详细的中文介绍。
真空炉渗碳淬火的工艺流程通常包括6个步骤:1. 预处理:首先需要对待处理零件进行清洗、去油和表面处理,以防止在渗碳和淬火过程中出现不良的化学反应。
2. 加热:将清洗后的零件放入真空炉中进行加热,通常的加热温度为800°C-1000°C。
3. 渗碳:在加热的同时,通过向真空炉中注入适量的天然气或液体碳化剂,以实现零件表面的渗碳。
4. 等温保温:渗碳完成后,需要将零件保持在高温状态下,以确保渗碳元素充分扩散到零件表面。
5. 淬火:在等温保温结束后,将零件快速冷却,以产生强化的炭化层和改善材料的性能。
6. 退火:淬火后需要进行退火处理,以消除由于淬火过程产生的残余应力,防止零件变形和开裂。
相比传统的热处理方法,真空炉渗碳淬火有以下优势:1. 良好的渗碳效果:真空炉渗碳淬火能够实现零件表面的均匀渗碳,形成厚度均匀、致密的炭化层。
2. 精确的控制窑内气氛:由于真空炉可以精确控制炉内气氛,不会产生杂质等不良反应,能够控制零件的化学成分和物理性质。
3. 提高零件硬度和耐磨性:经过真空炉渗碳淬火处理的零件,具有较高的硬度和耐磨性,能够有效地抵抗磨损和压力的影响。
4. 适用范围广:真空炉渗碳淬火可以用于各种形状和大小的零件,有效地提高了零件的使用寿命和可靠性。
真空炉渗碳淬火技术通常应用于以下领域:1. 汽车工业:用于发动机配件、变速器零件、离合器零件等。
2. 航空工业:用于发动机叶轮、涡轮叶片、高温轴承等。
3. 机械工业:用于大型齿轮、轴承、液压缸、钢筋和零件表面硬化等。
4. 其他工业:用于焊接部件、金属零件、模具和不锈钢等材料的热处理。
总之,真空炉渗碳淬火技术是一种高效的热处理工艺,能够提高零件的硬度和耐磨性,增加零件的使用寿命和可靠性,具有广泛的应用前景。
真空渗碳气乙炔分解率一、真空渗碳气乙炔的概述真空渗碳气乙炔是一种在真空环境中进行的化学反应,它主要是将乙炔气体与碳氢化合物在一定温度和压力下进行反应,生成一系列的有机化合物。
这种反应过程在工业上有着广泛的应用,如在合成橡胶、合成树脂等领域。
二、真空渗碳气乙炔的分解过程真空渗碳气乙炔的分解过程涉及到多个化学反应,其中主要的反应包括碳化反应和氢解反应。
碳化反应是指乙炔气体在真空环境中与碳氢化合物反应,生成碳和氢气;氢解反应是指碳氢化合物在真空环境中与氢气反应,生成相应的烃类化合物。
三、真空渗碳气乙炔的分解率计算真空渗碳气乙炔的分解率是指反应过程中分解的乙炔气体与原始乙炔气体质量之比。
分解率的计算公式为:分解率= (原始乙炔质量- 剩余乙炔质量) / 原始乙炔质量× 100%。
四、真空渗碳气乙炔的分解率影响因素真空渗碳气乙炔的分解率受到多种因素的影响,包括反应温度、反应压力、反应时间、原料配比等。
其中,反应温度对分解率的影响最为显著,随着温度的升高,分解率也会相应提高。
五、真空渗碳气乙炔的分解率的控制为了获得较高的分解率,需要对真空渗碳气乙炔的反应过程进行严格的控制。
具体措施包括:严格控制反应温度和压力、合理调整原料配比、适当延长反应时间等。
六、真空渗碳气乙炔的分解率实验研究通过实验研究,可以深入了解真空渗碳气乙炔的反应过程和分解机制。
通过对比不同条件下的分解率,可以得出最佳的反应条件和工艺参数。
七、真空渗碳气乙炔的分解率在工业应用中的重要性真空渗碳气乙炔的分解率直接影响到工业生产中的产品收率和质量。
在实际生产过程中,如果分解率过低,会导致大量的乙炔气体未参与反应,不仅降低了产品的收率,还会增加能源消耗和环境污染。
同时,如果分解率过高,会导致生成的烃类化合物过多,从而影响到产品的质量和性能。
因此,对真空渗碳气乙炔的分解率进行深入研究和控制,对于提高工业生产效率和产品质量具有重要意义。
八、总结本文对真空渗碳气乙炔的概述、分解过程、分解率计算、影响因素、控制方法和实验研究等方面进行了详细的介绍。
真空渗碳技术国内外发展现状
真空渗碳技术数十年的发展受到了热处理领域的广泛重视,取得了一系列进展。
1 国外研究现状
法国ECM公司的分级气淬(Stop GQ)技术,在180~200℃之间等温停留工件自回火,可节省回火工序;低压真空碳氮共渗,加热温度在800~900℃之间,处理后工件表面含碳量和含氮量分别约为0.6%~0.8%和0.15%~0.30%,渗层深度在0.25~0.50mm范围,所用气体为氨气和乙炔。
日本Inata采用乙炔为富化气,在汽车零部件、机械和模具等工件上实现真空高浓度渗碳,其优点主要在于在渗碳层上析出尺寸细小的球状碳化物,进而提高工件综合性能;在温度范围为1000~1050℃下对不锈钢进行真空渗碳,工件表面可获得较高的硬度从而提高其耐磨性,此外真空渗碳还用于先进材料的热处理,比如航空航天材料,要求在300~500℃或者更高温度能保持其力学性能。
波兰的Piotr Kula等通过对厚度为0.45mm的工业纯铁进行低压真空碳氮共渗处理,结果表明在温度高于700℃时添加氨气导致加热室内造成碳的沉积,为达到在高温真空渗碳过程中易于控制奥氏体晶粒长大添加氨气应在550~700℃之间进行。
波兰的Emilia Wolowiec等通过对18CrNi8钢真空渗碳过程中“渗
碳/扩散”周期的数量和时间上进行优化发现在不考虑渗碳温度的情况下,两段式(1个渗碳阶段+1个扩散阶段)真空渗碳会导致真空渗碳处理过程时间增长,工艺总时间和渗碳的效率取决于在扩散阶段18CrNi8钢表面获得的瞬时最低碳浓度值。
2 国内研究现状
北京南口机车车辆机械厂樊玉福等人通过对27SiMnMoV钢制针阀体在型号为PFV500×600的真空渗碳炉经真空渗碳、气淬、冷处理和回火后进行研究,发现尽管针阀体存在近似盲孔结构但经真空渗碳处理后渗碳层性能良好且变形量较小。
北京航空材料研究院孙枫等人为解决Cr17Ni2不锈钢因存在钝化膜和渗碳温度高等难题,通过研究淬火温度不同和冰冷处理工艺不同对Cr17Ni2不锈钢真空渗碳后心部金相组织和硬度后发现表面硬度≥750HV10,渗层深度在0.5mm时为Cr17Ni2不锈钢理想的显微组织和硬度,其微观组织为弥散且尺寸较小的分布于马氏体中的碳化物和δ铁素体组成。
北京亚新科天纬油泵油嘴股份有限公司徐子健等人通过与清华大学等学者合作,研究了18Cr2Ni4W A钢在ECM公司生产的型号为ICBP-200-TG的低压真空渗碳气淬炉经两种不同真空渗碳淬火、回火和深冷热处理工艺处理后的组织与性能,发现钢的渗碳层的组织为针状马氏体、点状碳化物和表面少量的残余奥氏体组成,表面洛氏硬度达到64.2HRC,试样心部组织为低碳板条马氏体,心部的强韧性和表面的高硬度配合良好,同时发现渗碳层深度基本不受热处理工艺的影
响,均为0.86mm,但深冷处理后18Cr2Ni4W A钢的表面残余奥氏体含量较未进行深冷处理时显著降低。
南京机电液压工程研究中心徐德佳等人通过低合金超高强度钢30CrMnSiNi2A钢在型号为VUTK(Avac)-224(FV)-6bar abs的真空渗碳炉进行真空渗碳和盐浴等温淬火处理后,渗碳层组织和性能均符合要求,解决了30CrMnSiNi2A钢离合器轴的渗碳技术难题。
洛阳LYC轴承有限公司宋华华等人通过分析不同压力、渗碳温度和时间对TC11钛合金真空渗碳处理后的渗碳层深度、组织和表面硬度的影响,研究结果表明温度、时间和压力的增大可以提高钛合金的硬度和渗碳层深度,并得出了TC11钛合金在1100℃、1600Pa和60min 真空渗碳参数下表面显微硬度为470HV0.2,渗碳层深度为0.25mm。
西北有色金属研究院姬寿长等人对经预处理的TC21钛合金进行真空渗碳进行研究,结果表明TC21钛合金渗碳层不含氢的化合物,XRD检测出TiC等碳化物但氢化物出现,TC21钛合金渗碳处理后摩擦系数由0.6降为0.23,改善了其摩擦性能,同时真空渗碳也使得TC21钛合金工件之间的摩擦状态发生改变,从原来的TC21基体Ti基/Ti球之间的粘着磨损变成Ti基/TiC球之间的剥层磨损和磨粒磨损。
北京科技大学彭以超等人对工业服役6a的乙炔裂解炉管Cr35Ni45Nb合金通过真空渗碳方式模拟其加速渗碳过程进行研究,研究发现处理后形成的Cr2O3/SiO2复合氧化层具有优异的抗腐蚀能力,这种复合氧化层是阻止C渗入裂解管的有效途径,但这种抗渗碳能力会随着Cr2O3碳化为Cr3C2而逐渐减弱。
进一步试验后发现,当渗碳时间足够的长或者复合氧化层消失后,裂解管内组织出现了显著变化:M23C6原位转变成M7C3并在碳化物内部析出γ相,进而发生金属尘
化现象,造成裂解管早期失效。
上海航天设备制造总厂任伟等人通过分析真空渗碳工艺参数(渗碳温度和渗碳时间)对20CrMnTi钢表面碳浓度、显微硬度分布和渗层深度的影响,结果表明渗碳层深度和表面碳浓度随着真空渗碳温度的提升和渗碳时间的增长而增大,但是20CrMnTi钢表面硬度下降,渗碳层最高硬度处碳浓度硬度为0.78%,并且通过对比传统气氛渗碳,真空渗碳渗碳层深度更加均匀。