渗氮、渗碳工艺

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1 前面已经提到了约99%的自攻螺钉采用碳钢,即渗碳钢制造;其中自钻自攻螺钉也可以采用热处理钢制造(实际上生产企业大多采用渗碳钢,目前国内外大多采用C1018,C1022等材料来制造自攻螺钉各类产品

1、普通自攻螺钉的机械性能

(1)ISO2702、GB/T3098.5、DIN267T12

①表面硬度:≥450HV0.3。

②芯部硬度:≤ST3.9:270~390HV5,>ST3.9:270~390HV10。

③渗碳层深度:。

M2.5 0.04~0.12mm

M3: 0.05~0.18mm

M4~M5: 0.10~0.25mm

M6~M8: 0.15~0.28mm

2、纤维板钉的机械性能

(1)表面硬度:450~750HV0.3。

(2)芯部硬度:2.5mm~4mm: 320~450HV5;4.5mm~6mm: 320~450HV10。

(3)渗碳层深度:2.5mm~3mm:0.05~0.18mm;3.5mm~6mm:0.10~0.23mm。

(4)破坏扭矩:2.5mm:≥1.0Nm 3mm:≥1.5Nm 3.5mm:≥2.0Nm 4mm:≥3.0Nm 4.5mm:≥4.3Nm 5mm:≥6.2Nm

6mm:≥10.8Nm

(5)弯折角试验:≥15°。

3、墙板自攻螺钉机械性能

(1)表面硬度:≥560HV0.3。

(2)渗碳层深度: 0.05~0.10mm。

(3)拧入性:拧入转速:2000~3000r/min;轴向总推力:150±3 N;板厚:0.6mm;拧入时间≤1s。

(4)破坏扭矩

3.5(6#):≥2.8Nm,

4.2(8#):≥4.2Nm

3.9(7#):≥3.4Nm,

4.8(10#):≥6Nm

一渗碳工艺(气体渗碳——煤油):

渗碳钢的碳含量一般在0.12%~0.25%之间,其所含主要合金元素一般是铬、锰、镍、钼、钨、钛等。

1 把炉温升到800℃左右,断开电源打开炉盖,放入装好工件的工装,关闭炉盖升温到930℃左右。在升温过程中,打开风扇及煤油阀门,以每分钟160滴的速度滴入炉内,进行排气,同时打开试样孔和排气管并点燃排气火焰。排气时间一般为60~80分钟(保证温度到渗碳温度还要排气30分钟左右);

在渗碳过程中要随时注意火焰形状,正常的火焰是:火焰呈金黄色,无力不熄灭(断续熄灭,说明水气高了),火苗无黑焰和火星,火苗长100~150mm;若火苗出现火星,说明炉内炭黑过度;火苗过长、尖端外缘呈亮白色,说明渗碳剂供量过多;火苗短、外缘呈浅蓝色并

有透明,说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。

渗碳工艺曲线说明如下:

赶气:其目的是赶走炉内空气,使炉内空气恢复到工艺规定的碳势气氛。保温:其目的是使炉内工件温度均匀。保温时间一般是40min到1h。渗碳温度和渗碳时间:渗碳温度一般为900~940℃,渗碳时间应根据要求的渗碳层深度确定,它与渗碳温度、炉内气氛的碳势及工件特征等因素有关。渗碳剂的选择及应用:采用滴注式渗碳时,可根据生产厂条件选择渗碳剂。选用普通煤油作渗碳剂,炉内碳黑较多。选用航空煤油,不易产生碳黑,甲醇作载气,煤油作富化气,炉内碳黑较少。用甲醇作载气,丙酮或醋酸乙醋作富化气,炉内碳黑则更少,可进行气氛的碳势控制。渗碳剂用量根据工件装载量和表面积大小等因素进行调整。

2 当火焰为鸡蛋黄颜色时开始强渗了,此时要加大煤油的滴量,按每分钟180~200滴。在强渗时就可用放入试棒(含碳量少的材料,尺寸Ф8×100mm),关闭试样孔,炉压保持在6~10格——渗层深炉压取高值。渗碳速度一般按0.15~0.2mm/h来计算,如要渗层深度为0.8~1.2mm,则强渗时间为6小时,提前在强渗设定时间结束前半小时,取出试棒,观察渗层深度(试棒渗层深度一般为工件的一半,这边渗层深度靠操作工的肉眼加经验判断),深度够在强渗结束就可以开始扩散,否则增加强渗时间;

○3 扩散期温度不变,减少煤油滴量,按每分钟100滴,一般扩散时间为60~90分钟,

作用是均匀工件表层的碳溶度;

4 扩散期结束开始降温,此时断开加热器,降温到810℃左右,并在此温度保温10~20分钟。降温期减少煤油滴量,按每分钟60滴。保温结束时断开加热器,关闭风扇,打开炉盖,用行车吊起工装,垂直进入温度为50~70℃的油中冷却,冷却时上下左右轻轻摇动工装,一般冷却时间为10~20分钟左右,吊起工装时也要注意工件出油的温度。

5冷却好的工件要在半个小时之内(防止工件开裂)进行低温回火,温度一般在160~190℃(由硬度要求而定),保温时间2小时左右出炉空冷。

在渗碳过程中要随时注意火焰形状,正常的火焰是:火焰呈金黄色,无力不熄灭(断续熄灭,说明水气高了),火苗无黑焰和火星,火苗长100~150mm;若火苗出现火星,说明炉内炭黑过度;火苗过长、尖端外缘呈亮白色,说明渗碳剂供量过多;火苗短、外缘呈浅蓝色并有透明,说明渗碳剂供量不足或炉子漏气。

渗碳过程:煤油→滴量管→罐内→U型管→排气管

2

当液滴直径分别为3、3.5及4mm,滴速皆为200滴/分钟,计算结果表明其流量分别为2.82、4.5及6.72毫升/分,相当于1:1.6:2.4。一般以每100平方厘米的渗碳面积滴入1.0~1.2cm3/h 的渗碳剂为宜。气体渗碳工艺:

1,加氨渗碳,在渗碳气体中通入一部分氨气,可以收到良好的效果。一方面由于通入氨可以减少碳黑的形成,另一方面由于NH3分解产生的氮可以加快碳原子的吸收和扩散,缩短渗碳时间。一般是在井式气体渗碳炉的滴管上装一分管,通入2.5~5%的氨即可;

2,煤油(或丙醇)+甲醇的分段渗碳,根据渗碳过程中不同阶段及不同渗剂的性能特点,联合使用煤油(或丙醇)+甲醇进行分段渗碳,在渗碳的不同阶段采用不同的渗剂和滴量。由于甲醇裂解温度低,产气量大以及不易形成碳黑,所以在排气阶段的前期(900℃以下),单独滴入甲醇,以尽快排除炉内的空气。在炉温高于900℃后,煤油已能充分热解,在正常滴量下也不致形成大量的碳黑,为了更快的恢复炉气活性,改滴煤油,继续排气。保温期可