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简述固体渗碳法的工艺进程

[来源:原创] [编辑:dianlu114] [日期:10-12-26] [热度:]

简述固体渗碳法的工艺进程

    将表面渗碳钢作成的工件,连同渗碳剂装入渗碳箱而密闭,装入加热炉,加热成沃斯田铁状态,使碳从钢表面侵入而扩散,处理时间后,连同渗碳箱冷却,只取出渗碳处理工件,进行一次淬火、二次淬火、施行回火。

此固体渗碳在渗碳法中歷史老,不适於连续处理大量工件,作业环境不良,已有衰退倾向,不过炉及其他设备也较简单,多种少量的处理也较方便,不至於绝跡。

固体渗碳的渗碳机构以气体渗碳為基础,亦即箱内的固体渗碳剂与箱内空气中的氧反应,成為二氧化碳(CO2),CO2再与碳反应,生成一氧化碳(CO)。  

        C + O2 = CO2                              1

        C + CO2 = 2 CO                          2

      CO在钢表面分解,析出碳〔C〕。

        2 CO =C+ CO2                           3

    〔C〕异於普通的碳,此种在钢表面分解的原子状碳(atomic Carbon)即称為活性碳或初生态碳(nascent Carbon)的活性强的碳,本讲义表成〔C〕;另一方面,钢材表面副生的CO2再在固体渗碳剂表面依(2)式生成CO,依(3)式分解而析出〔C〕,此反应连续反覆进行,碳从钢材表面侵入扩散,而渗碳。

  前述反应与铁(Fe)组合成渗碳反应。

        Fe + 2 CO = {  Fe - C  }+ CO2       4) 

    渗碳用之碳素,如以渗碳性之强度顺序列之,可排如木炭、焦炭、石墨、骨炭。通常使用木炭為主剂,再添加若干渗碳。一般以硷金属的碳酸盐為剂,碳酸盐中的碳酸鋰(LiCO3)、碳酸鍶(Sr CO3)、碳酸钾(K CO3)的能大,但昂贵,工业上採用碳酸钡(Ba CO3)、碳酸钠(Na2 CO3)為多。虽能不如,但有耐久性,Na2 CO3快劣化,所以通常木炭加Ba CO32030%,或再加10%以下的Na2 CO3為渗碳剂。

固体渗碳处理程序下:

    先将处理工件去锈,脱脂以适当的间隔(2025㎜以上)排列於渗碳箱中,周围填围渗碳剂,加盖以粘土封密装入如图五之电气炉,坑式炉也可用。加热保持时间。

    在炉中经过所定后,在炉内徐冷或者由炉中拖出空冷,后进行热处理。

渗碳钢的表面為高碳钢,心部為低碳钢,有施行适用各部份的硬化处理,一般籍一次淬火将心部组织微细化,其次藉二次淬火将渗碳层硬化,藉回火使硬化层的组织安定化。

    但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理,镍铬钢、镍铬鉬钢等的结晶粒粗大化少,未需要一次淬火,渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的,亦无此一次淬火的淬火温度高,变形大,容易脆裂,要尽量避免;渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。

二次淬火后,施行回火,消除应力,赋予韧性、分解残留沃斯田铁,防止时效变形,要求高硬度者在150℃以下长时回火,忌讳时效变形者,可在稍高的180200℃回火。

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