[發明專利]減少內氧化的滲碳工藝

有效

• 申請號: 200710306034.3
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101187002A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 向建華
• 申請（專利權）人: 江蘇豐東熱技術股份有限公司
• 主分類號: C23C8/20
• 分類號: C23C8/20
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所
• 代理人: 鐘廷良;李沛昌

技術領域

本發明涉及一種減少內氧化的滲碳工藝，該工藝能夠減少滴注熱處理爐吸熱式氣氛滲碳時的內氧化問題。

背景技術

傳統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，氧化嚴重，加大了熱處理后零件的加工時間及加工難度，對金屬材料也是一種極大的浪費。

而氮基氣氛熱處理技術是近年來發展起來的新工藝。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，由于其產生的氧化性氣體極少(若氣體純度足夠的話)可以達到無氧化加熱和化學加熱的目的。而且其氣氛重現性與滲碳均勻性均不低于吸熱式氣氛熱處理。

隨著石油、天然氣產品售價節節升高，吸熱式氣氛熱處理工藝中石油或天然氣產品的消耗極大，更加促成了氮基氣氛熱處理技術對傳統吸熱式氣氛熱處理的升級換代。

發明內容

本發明的目的就是提供一種減少內氧化的滲碳工藝，以解決現有技術存在的的問題。

本發明的技術方案是：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行常規清洗和烘干，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氣：排除后室的空氣，防止內氧化；

(5)滲碳爐的前室換氣：利用前后室之間的通氣孔，用氮氣將前室的空氣排出，并繼續通入氮氣；

(6)將工件送入后室；

(7)后室加熱至工藝需要的溫度，經過常規的試驗即可獲得該溫度值；

(8)向后室通入甲醇和丙烷，根據工藝需要調節氮氣、甲醇和丙烷的流量。經過常規的試驗即可獲得該三種氣體的流量比例。

(9)工藝運行時間根據滲碳厚度試驗而定；

(10)工藝完成降溫，停止通入甲醇和丙烷，并繼續通入氮氣，以排空后室中的滲碳氣體；

(11)度降到較低時，工件出爐，停氮氣。

所述的甲醇是以液態噴入，噴入后迅速氣化并裂解成一氧化碳和氫氣，在爐內的溫度下甲醇的分解可以很快達到平衡，甲醇作為滲碳熱處理的碳來源。

所述的氮氣以液態形式存儲，通入時能迅速氣化，用來作為滲碳的保護氣體；所述的丙烷為富化氣丙烷。

所述的一氧化碳的體積百分含量是根據甲醇完全分解及通入富化氣丙烷的比例計算而得，根據一氧化碳的量有試驗得出其與碳勢的關系，確定氣態甲醇與氣態氮氣的體積百分比，可以通過控制它，實現對滲碳速度的控制。

所述的丙烷流量為氣態甲醇與氣態氮氣合成氣總量的約6％(體積比)，是滲碳最好的配置。

本發明由于采用了氮氣和丙烷做載氣，因而在原理上能夠有效減少滲碳時出現的內氧化現象，同時還減少了氣氛滲碳時工業有害氣體的排放；不需要氣體發生裝置，直接輸入氣體，節省了生產成本，降低了設備復雜程度，利于設備的維護；能夠顯著提高滲碳速度，極大地節約了能源，單位產值大為提高。

具體實施例方式

本發明的工藝在具有前室和后室的滲碳爐內進行，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行常規清洗和烘干(表面沒有液體為止)，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氣：排除后室的空氣，防止內氧化；

(5)滲碳爐的前室換氣：利用前后室之間的通氣孔，用氮氣將前室的空氣排出，并繼續通入氮氣；

(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，根據試驗獲得經驗值(參加下面的具體實施例)。

(8)向后室通入甲醇和丙烷，并根據工藝需要調節氮氣、甲醇和丙烷的流量(參加下面的具體實施例)。

(9)工藝運行時間根據滲碳厚度而定(參加下面的具體實施例)。

(10)工藝完成降溫，停止通入甲醇和丙烷，并繼續以原流量通入氮氣，以排空后室中的滲碳氣體甲醇。

(11)度降到較低時，工件出爐，停氮氣。至此完成一個工藝過程。

下面以一個工件為例說明工藝中涉及的各個參數：

工件：20CrMo，外徑90mm，高25mm，厚12mm的軸承圈；

客戶技術要求：滲碳深度：0.8-1.0mm；