專利名稱：：減少內(nèi)氧化的滲碳工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，該工藝能夠減少滴注熱處理爐吸熱式氣氛滲碳時(shí)的內(nèi)氧化問(wèn)題。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的吸熱式氣氛熱處理，由于其必然存在的氧化性氣氛，使工件表面及近表面脫碳，氧化嚴(yán)重，加大了熱處理后零件的加工時(shí)間及加工難度，對(duì)金屬材料也是一種極大的浪費(fèi)。而氮基氣氛熱處理技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新工藝。它可以取代以石油液化氣為原料的吸熱式氣氛或氨分解氣氛等，由于其產(chǎn)生的氧化性氣體極少(若氣體純度足夠的話)可以達(dá)到無(wú)氧化加熱和化學(xué)加熱的目的。而且其氣氛重現(xiàn)性與滲碳均勻性均不低于吸熱式氣氛熱處理。隨著石油、天然氣產(chǎn)品售價(jià)節(jié)節(jié)升高，吸熱式氣氛熱處理工藝中石油或天然氣產(chǎn)品的消耗極大，更加促成了氮基氣氛熱處理技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)吸熱式氣氛熱處理的升級(jí)換代。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用具有前室和后室的滲碳爐，其特征在于包括以下步驟(1)工件裝料將工件裝于料架上；(2)前清洗及烘干將裝于料架上的工件進(jìn)行常規(guī)清洗和烘干，清除工件和料架表面不利于熱處理的污染物；(3)將工件送入滲碳爐的前室；(4)向滲碳爐的后室通入氮?dú)馀懦笫业目諝?，防止?nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮?dú)鈱⑶笆业目諝馀懦?，并繼續(xù)通入氮?dú)猓?6)將工件送入后室；(7)后室加熱至工藝需要的溫度，經(jīng)過(guò)常規(guī)的試驗(yàn)即可獲得該溫度值；(8)向后室通入甲醇和丙垸，根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)氮?dú)狻⒓状己捅榈牧髁俊＝?jīng)過(guò)常規(guī)的試驗(yàn)即可獲得該三種氣體的流量比例。(9)工藝運(yùn)行時(shí)間根據(jù)滲碳厚度試驗(yàn)而定；(10)工藝完成降溫，停止通入甲醇和丙烷，并繼續(xù)通入氮?dú)?，以排空后室中的滲碳?xì)怏w；(11)度降到較低時(shí)，工件出爐，停氮?dú)?。所述的甲醇是以液態(tài)噴入，噴入后迅速氣化并裂解成一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)的溫度下甲醇的分解可以很快達(dá)到平衡，甲醇作為滲碳熱處理的碳來(lái)源。所述的氮?dú)庖砸簯B(tài)形式存儲(chǔ)，通入時(shí)能迅速氣化，用來(lái)作為滲碳的保護(hù)氣體；所述的丙烷為富化氣丙垸。所述的一氧化碳的體積百分含量是根據(jù)甲醇完全分解及通入富化氣丙烷的比例計(jì)算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗(yàn)得出其與碳勢(shì)的關(guān)系，確定氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮?dú)獾捏w積百分比，可以通過(guò)控制它，實(shí)現(xiàn)對(duì)滲碳速度的控制。所述的丙烷流量為氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮?dú)夂铣蓺饪偭康募s6%(體積比)，是滲碳最好的配置。本發(fā)明由于采用了氮?dú)夂捅鲚d氣，因而在原理上能夠有效減少滲碳時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)氧化現(xiàn)象，同時(shí)還減少了氣氛滲碳時(shí)工業(yè)有害氣體的排放；不需要?dú)怏w發(fā)生裝置，直接輸入氣體，節(jié)省了生產(chǎn)成本，降低了設(shè)備復(fù)雜程度，利于設(shè)備的維護(hù)；能夠顯著提高滲碳速度，極大地節(jié)約了能源，單位產(chǎn)值大為提高。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝在具有前室和后室的滲碳爐內(nèi)進(jìn)行，包括以下步驟(1)工件裝料將工件裝于料架上；(2)前清洗及烘干將裝于料架上的工件進(jìn)行常規(guī)清洗和烘干(表面沒(méi)有液體為止)，清除工件和料架表面不利于熱處理的污染物；(3)將工件送入滲碳爐的前室；(4)向滲碳爐的后室通入氮?dú)馀懦笫业目諝?，防止?nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮?dú)鈱⑶笆业目諝馀懦觯⒗^續(xù)通入氮?dú)猓?6)將工件送入后室；(7)后室加熱至工件的熱處理工藝要求的溫度，根據(jù)試驗(yàn)獲得經(jīng)驗(yàn)值(參加下面的具體實(shí)施例)。(8)向后室通入甲醇和丙烷，并根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)氮?dú)?、甲醇和丙烷的流?參加下面的具體實(shí)施例)。(9)工藝運(yùn)行時(shí)間根據(jù)滲碳厚度而定(參加下面的具體實(shí)施例)。(10)工藝完成降溫，停止通入甲醇和丙烷，并繼續(xù)以原流量通入氮?dú)猓耘趴蘸笫抑械臐B碳?xì)怏w甲醇。(11)度降到較低時(shí)，工件出爐，停氮?dú)?。至此完成一個(gè)工藝過(guò)程。下面以一個(gè)工件為例說(shuō)明工藝中涉及的各個(gè)參數(shù)工件20CrMo，外徑90mm,高25mm，厚12mm的軸承圈；客戶技術(shù)要求滲碳深度0.8—1.0mm;后室從室溫加熱至92(TC，保溫300分鐘；其中前180分鐘碳勢(shì)為1.1，后120分鐘碳勢(shì)0.9。碳勢(shì)(CarbonPotential,Cp)是表征含碳?xì)夥赵谝欢囟认屡c鋼件表面處于平衡時(shí)可使鋼表面達(dá)到的碳含量，一般采用低碳鋼箔片測(cè)量，將厚度小于0.1mm的低碳鋼箔片置于滲碳?xì)夥战橘|(zhì)中施行穿透滲碳后，測(cè)定鋼箔的含碳量。此數(shù)值即為此滲碳介質(zhì)在該滲碳溫度下的碳勢(shì)。降溫至910'C保溫90分鐘碳勢(shì)0.8;降溫至85(TC補(bǔ)碳碳勢(shì)0.7，拉至前室，淬火。三種氣體的濃度參見(jiàn)表1的數(shù)據(jù)，從左數(shù)(下同)第二列表示一氧化碳的體積百分含量，是根據(jù)甲醇完全分解及通入富化氣的比例計(jì)算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗(yàn)得出其與碳勢(shì)的關(guān)系。第三列表示甲醇的流量，甲醇是以液態(tài)噴入，噴入后迅速氣化并裂解成一氧化碳和氫氣，溫度一定時(shí)，甲醇的分解可以很快實(shí)現(xiàn)平衡，甲醇是滲碳熱處理的碳來(lái)源。第四列表示的是通入的氮?dú)饬髁?，氮?dú)庖砸簯B(tài)形式存儲(chǔ)，通入時(shí)能迅速氣化，用來(lái)作為滲碳的保護(hù)氣體。第五列表示的是甲醇(氣態(tài))與氮?dú)?氣態(tài))的體積百分比，可以通過(guò)控制它，實(shí)現(xiàn)對(duì)滲碳速度的控制。第六列表示的是通入富化氣丙垸的流量，它起稀釋氣體的作用，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，檢測(cè)丙垸流量為合成氣的物質(zhì)的量的約6%，是滲碳最好的配置。表l、相關(guān)參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在具體實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)需要的滲碳速度及滲碳時(shí)間，選擇合適的co百分濃度，根據(jù)計(jì)算試驗(yàn)了一個(gè)濃度參數(shù)24%，見(jiàn)表l中第IO橫欄中的數(shù)據(jù)。根據(jù)具體熱處理材料的不同，使用不同的工藝，因此溫度和時(shí)間是變量；在熱處理過(guò)程中，維持氣體的流量始終不變(沒(méi)有大變動(dòng)，只有較小的波動(dòng))；爐內(nèi)壓力，在生產(chǎn)過(guò)程中是變量(不是真空爐)；使用的液態(tài)甲醇的密度是0.791g/cm3;丙垸的通入量是按照實(shí)際試驗(yàn)的出的最佳值(約4L/min)。由于工業(yè)用天然氣價(jià)格上漲10%以上，而甲垸是由天然氣的主要成分，因此工業(yè)用甲烷價(jià)格上漲幅度很大，采用本發(fā)明后，能夠不使用甲烷，而氮?dú)夂图状嫉某杀竞艿?，從而極大的降低了成本。權(quán)利要求1、一種減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，采用具有前室和后室的滲碳爐，其特征在于包括以下步驟(1)工件裝料將工件裝于料架上；(2)前清洗及烘干將裝于料架上的工件進(jìn)行常規(guī)清洗和烘干，清除工件和料架表面不利于熱處理的污染物；(3)將工件送入滲碳爐的前室；(4)向滲碳爐的后室通入氮?dú)馀懦笫业目諝猓乐箖?nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮?dú)鈱⑶笆业目諝馀懦?，并繼續(xù)通入氮?dú)猓?6)將工件送入后室；(7)后室加溫至900～950℃；(8)向后室通入甲醇和丙烷，并根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)氮?dú)?、甲醇和丙烷的流量?9)工藝運(yùn)行時(shí)間根據(jù)滲碳厚度和滲碳?xì)怏w濃度而定；(10)工藝完成降溫，停止通入甲醇和丙烷，并繼續(xù)通入氮?dú)?，以排空后室中的滲碳?xì)怏w；(11)度降到較低時(shí)，工件出爐，停氮?dú)狻?、根據(jù)權(quán)利要求l所述的減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，其特征在于所述的甲醇是以液態(tài)噴入，噴入后迅速氣化并裂解成一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)的溫度下甲醇的分解可以很快達(dá)到平衡，甲醇作為滲碳熱處理的碳來(lái)源。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，其特征在于所述的氮?dú)庖砸簯B(tài)形式存儲(chǔ)，通入時(shí)能迅速氣化，用來(lái)作為滲碳的保護(hù)氣體；所述的丙烷為富化氣丙垸。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，其特征在于所述的一氧化碳的體積百分含量是根據(jù)甲醇完全分解及通入富化氣丙烷的比例計(jì)算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗(yàn)得出其與碳勢(shì)的關(guān)系，確定氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮?dú)獾捏w積百分比，可以通過(guò)控制它，實(shí)現(xiàn)對(duì)滲碳速度的控制。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，其特征在于所述的丙烷流量為氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮?dú)夂铣蓺饪偭康募s6。％(體積比)，是滲碳最好的配置。全文摘要一種減少內(nèi)氧化的滲碳工藝，采用了氮?dú)夂捅樽鲚d氣，用甲醇分解為一氧化碳作為滲碳熱處理的碳來(lái)源。本發(fā)明由于采用了氮?dú)夂捅樽鲚d氣，因而在原理上能夠有效減少滲碳時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)氧化現(xiàn)象，同時(shí)還減少了氣氛滲碳時(shí)工業(yè)有害氣體的排放；不需要?dú)怏w發(fā)生裝置，直接輸入氣體，節(jié)省了生產(chǎn)成本，降低了設(shè)備復(fù)雜程度，利于設(shè)備的維護(hù)；能夠顯著提高滲碳速度，極大地節(jié)約了能源，單位產(chǎn)值大為提高。文檔編號(hào)C23C8/08GK101187002SQ20071030603公開(kāi)日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年12月29日優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日發(fā)明者向建華申請(qǐng)人:江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司