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井式炉渗碳工艺及操作规程

发表时间: 2023-02-01 13:50:59

作者: 工业炉节能技术

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预备处理确定原则:1. 一般结构钢件用调质处理,高温回火温度应比渗氮温度高20~40oC,保温时间不宜过长2. 对冲击韧度值要求低的零件,可采用正火,但正火冷却

预备处理确定原则:

1. 一般结构钢件用调质处理,高温回火温度应比渗氮温度高20~40oC,保温时间不宜过长

2. 对冲击韧度值要求低的零件,可采用正火,但正火冷却速度要快,断面尺寸较大的零件不得用正火

3. 38CrMoAl钢应采用调质,否则渗层中易出现针状氮化物,工、模具钢渗氮前,须经淬火、回火处理,不得用退火

4. 对细长、薄壁、复杂和精密的零件,渗氮前须进行一次或多次去应力处理,去应力温度一般低于调质回火温度,高于渗氮温度,如处理后变形超差,进行矫正后再次按原工艺去应力一次,直至变形量完全合格为止。


准备工作:

1. 设备准备

1) 渗氮前对控温仪表、液氨瓶、流量计、氨分解测定仪、各种管路系统做全面检查,保证设备的正常运行和使用,炉内温差应小于10oC

2) 干燥剂常用氧化钙、氯化钙等,常用焙烧过的氧化钙,如失效应更换或烘干

3) 渗氮介质用水的体积分数小于0.2%的液氨为好

4) 根据零件的形状、尺寸、质量和技术要求,准备好吊具,使用前应认真检查是否完好可靠,并清洗干净

2. 零件的准备

1) 渗氮零件的表面粗糙度Ra1.6μm以下,表面不得有拉毛,碰伤及生锈等缺陷,不能及时处理的零件须涂油保护,以免生锈

2) 易畸变的零件,应预测畸变量,并做好记录

3) 试样的材质及预先热处理均与零件相同,试样尺寸为ф(20~30)mm×(6~10)mm,试样3~5件,并编号放在有代表性的不同位置

4) 认真清洗零件,吊装入炉时,再用清洁汽油擦净,以保证零件的清洁度

5) 将清洗干净的零件装入渗氮炉中,对于易变形的细长杆件必须垂直吊挂,间距要均匀,不要堵排气孔,零件不得超出有效加热区的范围


工艺规范的确定:井式炉

1. 渗氮温度

1) 常用500~530oC,能保证氮化物有较大的弥散度,硬度最高

2) 随渗氮温度升高,渗层深度增加,而硬度显著降低,大于550oC渗氮,多数钢种的最高硬度低于1000HV

3) 用两阶段或三阶段渗氮时,第二阶段的温度常低于560oC

2. 渗氮时间

1) 渗氮层随渗氮时间延长而增厚。初期增长率大,以后渐趋缓慢,遵循抛物线规律,一般渗速在0.01mm/h左右

2) 随保温时间延长,氮化物聚集长大,硬度下降。温度越高,时间越长,长大越厉害

3. 氨分解率

1) 氨分解率控制在25%~40%较好,活性氮原子最多,零件表面大量吸收氮

2) 氨分解率超过60%,气氛中氢的体积分数达52%,产生脱氮作用,大量氮分子和氢分子停滞于零件表面,使氮原子不被吸收,渗层减薄

3) 一阶段或二阶段渗氮,强渗氨分解率分18%~30%,扩散时氨分解率为40%~60%较理想


渗氮操作:

1. 升温:升温前应通氨排气,氨气流量是正常使用流量的2倍以上,对变形要求严格的,采用阶梯升温,在200~250oC、400~450oC各保温1~2h,也可以使升温速度小于50oC/h,在接近保温时间时,应加大氨量,使分解率控制在工艺要求下限

2. 排气:一般边升温边排气,在150~200oC内排空,在排气过程中可以用pH试纸(试纸用水浸湿,遇氨气变蓝色)或玻璃棒(玻璃棒沾盐遇氨气有白烟排出)方法检查炉罐及管道密封情况

排气阶段,不断通入氨气,使炉气压力达到200~400Pa,由于氨气易溶于水,所以测定氨分解率的U形管中通常装入油。在渗氮罐中,空气不清作,不能点燃排气管,在升温阶段氨分解率可达70%,炉气中氨的体积分数大于95%时,可减少氨流量,并保持炉内正压

3. 保温:当温度达到工艺规定温度后,调节氨流量,使氨分解率控制在18%~35%,并开始计算保温时间,这时炉压在200~600Pa,在渗氮过程中,采用调节氨流量的方法来控制氨分解率,一般每隔15~30min测一次氨分解率,在保温过程中,炉温上下偏差应小于5oC,在接近保温结束时,应从取样孔中取出试样,进行必要的分析

4. 脱氮冷却:在渗氮整个阶段结束后,关闭排气阀门,减少氨流量,保温2h,使氨分解率大于70%,使零件表面氮浓度降低,减少表面脆性。此后停电降温,继续向炉内通入少量氨气,使炉子保持正压,炉温降至150oC以下可停止供氨出炉,零件出炉应避免碰撞。


井式炉渗碳工艺及操作规程
预备处理确定原则:1. 一般结构钢件用调质处理,高温回火温度应比渗氮温度高20~40oC,保温时间不宜过长2. 对冲击韧度值要求低的零件,可采用正火,但正火冷却
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