[发明专利]渗碳方法和渗碳设备

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种主要用于钢制部件的渗碳方法和一种渗碳设备，更具体地，涉及一种经济的渗碳方法和渗碳设备，能够高重复性进行渗碳处理并获得高的渗碳质量。

相关技术的描述

作为传统的渗碳方法，存在气相渗碳法、等离子渗碳法、真空渗碳法等。其中，气相渗碳法是一种进行渗碳并控制气氛的方法，因此，可以稳定控制被处理物体表面的碳浓度。因此，由于渗碳处理在重复性和质量方面优异，所以，该方法最广泛应用于汽车等的工业机械部件。

然而，气相渗碳法存在成问题的缺点：渗碳气体的使用量高；在燃烧废气时有危险；在被处理物体表面内发生晶粒间氧化；在高温渗碳困难；等等。

虽然等离子渗碳法有利的是能渗碳难以渗碳的均匀材料，如不锈钢、Ti合金等，但是，它存在一些问题：即设备成本高；当被处理物体紧密排列时不能进行渗碳处理；经过渗碳处理的物体质量不稳定，导致由于缺少气氛控制产生的渗碳处理重复性差。

真空渗碳法可以大致分成两种系统，一种已经长期使用的系统是使用碳氢化合物如CH₄、C₃H₈、C₄H₁₀作为渗碳剂，在高达约10-70kPa的压力下进行渗碳。旧系统的真空渗碳法具有不发生晶粒间氧化的优点，能够在高温下进行并且具有用短渗碳时间进行的可能性。然而，积灰现象太强，经常需要困难的维护工作，并且维护工作的环境差。此外，由于不进行气氛控制，所以存在渗碳处理重复性低的另一个问题。

另一方面，新系统的真空渗碳方法是一种使用碳氢化合物如C₃H₈、C₂H₂、C₂H₄作为渗碳气体在高达约10kPa或更低的压力下进行渗碳的系统。这种系统的真空渗碳法与上述旧系统相比，具有积灰现象轻；不产生晶粒间氧化；并且高温渗碳可能使渗碳时间缩短的优点。

本发明概述

但是，即使在其中渗碳过程中的压力为10kPa或更低的新系统的真空渗碳法情况下，与上述旧系统类似，也不进行气氛控制，因此，与旧系统一样，如果渗碳条件与普通渗碳条件不同，仍然存在渗碳处理重复性差的问题。

顺便提一下，渗碳条件与普通渗碳条件不同指的是，例如，在被处理物体的表面积或被处理物体表面的氧化程度改变的情况；构成渗碳被处理物体的渗碳室的结构材料(壁材料)用新材料更换的情况；在对上述渗碳室的泄漏量和从上述结构材料中蒸发的气体量变化的情况。

此外，即使与旧系统相比，积灰量小，但是，在渗碳时产生的积灰程度完全不监控，因此，问题没有完全解决。

所以，本发明提出解决传统技术存在的这些问题，并提供一种经济的渗碳方法和渗碳设备，在渗碳处理的重复性方面优异，并且能进行高质量的渗碳。

为了解决上述问题，本发明构成如下。即，根据本发明的渗碳方法，在13-4,000Pa的压力下，在含有不超过30体积％一氧化碳的气氛气体中的渗碳过程中，分析气氛气体的组成，并根据分析结果调节温度、压力和气氛气体组成中的至少一项。

顺便提一下，可以通过测量在上述气氛气体中的氧含量来分析在渗碳过程中的上述气氛气体的组成。

此外，可以通过测量上述气氛气体的热导率来分析在渗碳过程中的上述气氛气体的组成。

此外，可以通过测量在上述气氛气体中的氢含量来分析在渗碳过程中的上述气氛气体的组成。

此外，在13-4,000Pa的压力下在含有不大于30体积％的气氛气体中进行渗碳的渗碳设备包括容纳被处理物体的渗碳室；在渗碳过程中分析在上述渗碳室中的气氛气体组成的气体分析装置；根据上述气体分析装置的分析结果改变上述渗碳室内温度的温度调节装置、根据上述气体分析装置的分析结果改变上述渗碳室内压力的压力调节装置、根据上述气体分析装置的分析结果改变上述渗碳室内的上述气氛气体组成的气氛气体组成调节装置中的至少一种；和根据上述气体分析装置的分析结果显示分析结果信息的信息显示设备。

顺便提一下，上述气体分析装置可以是一种氧传感器。氧传感器优选的是具有耐133Pa或更低真空度的气密性结构。这样，可以进行渗碳过程中的气氛气体组成分析而没有任何问题。

此外，上述气体分析装置可以是一种测量上述气氛气体热导率的仪器。

上述气体分析装置也可以是一种氢传感器。