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随着汽车、航天航空、仪器、信息产业等行业的发展,产品及零件浅层渗碳的需求也越来越大,但对热处理的质量也提出了更高的要求,普通井式炉已不能满足现代浅层渗碳热处理的需要。于是产生了真空渗碳技术(或称低压渗碳技术),曾被誉为“划时代的新技术”。申博对其作了一定的研究,国内目前对于此技术尚处于初级阶段,还有很大的开发空间。

一、适用范围:

   (1)适用的材质为低碳钢,如:国外的牌号: 1 6 M C5 、20MC5、27MC5、16NCD13、18NCD6等。中国的牌号:20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMnMo、12Cr2Ni3A等。

   (2)实用的零件种类 :汽车配件、齿轮、精密级零件等,有小孔并且其内表面也需渗碳的零件优势尤其明显。

二、真空浅层渗碳的优点:

      a. 在真空下加热,避免了晶间氧化,没有蚀斑;

      b. 从环保上,真空渗碳工件光亮,呈银白色;

      c. 均匀度上,渗碳均匀,无碳黑及尖角过渗;

      d. 深孔和盲孔工件渗碳效果好;

E. 变形上在0.1丝以内。基本上都在0.05左右。

三、设备参数:

有效热区

装载重量kg

加热功率kW

最高温度℃

炉温均匀性℃

真空度Pa

压升率Pa/h

冷却气体99.995%

气冷压力bar

600×600×900

500

150

1350

±5

4×10-3

≤0.65

N2/Ar

2

四、真空渗碳技术特点
    1.     工艺过程是由交替地脉冲通入渗碳气体(乙炔)和扩散气体(高纯氮气)的多个渗碳-扩散周期循环组成的。
     2.     渗碳时通入炉内的渗碳气体乙炔(C2H2),在炉内裂解后进行强渗阶段;强渗结束后,在炉内通入高纯氮气进行扩散阶段,此时工件表面的碳向工件内部进行扩散。
     3.     根据工件材料的特性和工件的渗层要求等初始参数,经计算机模拟生成包括每次渗碳和扩散过程的时间、(渗碳+扩散)的脉冲循环次数、终扩散时间,总的渗碳工艺下载到计算机监控系统中,进行真空渗碳的工艺过程控制。
     4.     计算机监控系统精确地控制渗碳过程中温度、时间、C2H2和N2的流量和压力等参数,从而精确地控制工件表面碳浓度和工件渗层深度。

五、真空渗碳四个工艺重要参数及优点:

   主要表现在渗碳压力、介质、控制和方式四个方面

     1. 真空渗碳时渗碳绝对压力小于或等于30mbar,它不仅表明炉内的真空状态,更重要的是它与渗碳温度、时间和渗碳气体流量一起,直接或间接地影响渗碳层深度和工件表面碳浓度。 其中渗碳压力与渗碳温度和渗碳气体流量成正比,与真空泵组的抽速成反比,渗碳气体流量与渗碳工件总的表面积成正比。 一般渗碳压力提高意味着渗碳气体流量加大,供碳能力加强。而渗碳压力降低,虽然会降低供碳能力,但却使炉内真空度提高,工件表面压强降低,金属工件晶体结构的空隙加大,致使工件对活性碳原子的吸附能力提高。因此,在进行低压真空渗碳时应选择合适的渗碳压力。经验表明,该压力应控制在3-25mbar范围内。

   2.在真空渗碳中,渗碳介质为乙炔+保护气(氮气或惰性气体)或丙烷+保护气(氮气或惰性气体)。我公司采用前者,主要有以下一些优势:首先一个乙炔分子在渗碳时完全分解为两个自由碳原子和一个氢分子,而一个丙烷分子只能分解一个自由碳原子,可见使用乙炔将更经济;其次,乙炔具有高的渗碳能力,供气量相对减少,渗碳压力比丙烷低一些;再次,乙炔仅在于金属表面接触时才发生分解,这样基本消除了使用丙烷渗碳时产生的碳黑现象,也无焦油产生的问题;另外,使用乙炔还可以对直径小、长盲孔的零件进行均匀渗碳,并允许高密度和大容量的工件装炉。

   3.计算机渗碳软件由于精确控制4个主要参数(渗碳温度、时间、气体流量、压力),因此,生产重复性非常好;采用计算机监控系统,可实现精确的质量控制,减少误差。

   4.脉冲渗碳工艺方法,采取这种渗碳方式可以保证工件边角不会产生过渗,也能够保证工件表面不会积碳,形成碳黑。



六、真空渗碳加工流程:

1.  预热:在低压真空状态下加热,可避免表面氧化,还有达到脱脂、除气、表面氧化物分解、合金元素蒸发等效应。真空对零件表面的净化作用,有利于碳原子在在零件表面的吸附,同时渗碳气体、保护气体的脉冲,也可以使零件表面得到清洁,提高零件表面活性。
   在低压真空状态下预热,可以提高零件不同位置渗层的均匀性,可以减缓加热速度,降低零件不同位置、不同零件之间温度和应力分布不均匀性,从而减小热处理变形和改善热处理变形的稳定性。
    2.  加热并保温:加热和保温一方面是为后续的渗碳过程做组织准备,一般加热温度在900-980度;另一方面是为了使零件不同位置和不同零件之间达到温度的均匀一致,从而减小热处理渗层、组织转变等不均匀性。
    3. 强渗和扩散是渗碳最重要的步序之一,是C原子向已经完全奥氏体化的的零件表面渗入的过程。通过强渗和扩散时间的合理选择与控制,可以实现渗层梯度分布、表面与次表面层中应力分布的有效控制。
    4. 降温、保温是完成表面渗碳过程后,为淬火的准备步序,保温目的是为了在淬火时,使零件不同位置、不同零件之间达到一致的温度,从而减小热处理变形并获得一致的热处理质量。
   5. 淬火是获得零件最终热处理性能的最关键步序,经过这一过程,零件表面和心部得到淬硬、适合的表面压应力分布。
   6. 低温回火处理是降低零件渗碳表面渗层中的高碳马氏体的碳过饱和浓度和脆性,提高零件表面的韧性,并使零件表面硬度达到图纸要求。

七. 真空渗碳检测:

       一般渗碳检测方法有硬度检测法和金相检测法,申博一般都采用金相检测法。

八:联系我们: 

       我们将以最专业的技术、负责的心态,为你打造最优质的产品内在质量,宁波热处理选择申博,让你高兴而来,满意而归 ! 业务联系电话:028-87418656   13550193880