[发明专利]一种测定碳素材料渗碳速率的方法及装置

权利要求书

1.一种测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，包括：

S10：预处理碳素材料，以获取第一碳素材料；

S20：热处理所述第一碳素材料和铁粉，在所述热处理过程中预设多个时间段，以获取相应时间段的待测铁样；

S30：检测所述相应时间段的待测铁样，以获取所述碳素材料在铁水中的渗碳速率。

2.根据权利要求1所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述热处理包括：将所述第一碳素材料与所述铁粉置于高温炉中进行实验处理，所述实验处理方法包括碳覆盖法、碳喷吹法、旋转圆柱法或旋转圆盘法。

3.根据权利要求2所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述碳素材料包括石墨、煤粉、半焦或焦炭。

4.根据权利要求3所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述碳素材料分为块状碳素材料或粉状碳素材料，所述预处理包括：

处理所述块状碳素材料为立方体状或者圆柱体状，处理所述粉状碳素材料为粒径1mm的颗粒，所述立方体长为20-50mm，所述圆柱体直径为10-40mm，高为30-60mm；

将所述处理后的块状碳素材料或粉状碳素材料进行干燥处理，获取第一块状碳素材料或第一粉状碳素材料，所述干燥处理的温度为95-120℃，所述干燥处理的时间为1-5h；

根据第一块状碳素材料或第一粉状碳素材料，获取所述第一碳素材料。

5.根据权利要求4所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，在使用所述旋转圆柱法或旋转圆盘法进行实验处理前，需要对所述第一块状碳素材料进行粘结处理，所述粘结处理为利用高温粘结剂和纤维粉的混合物将所述块状碳素材料与刚玉棒粘结在一起；所述粘结处理的温度为常温，所述粘结处理的时间为静置24小时。

6.根据权利要求4所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，在使用所述碳覆盖法或碳喷吹法进行实验处理时，使用石英管将所述第一粉状碳素材料加入铁水中。

7.根据权利要求5或6任一所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，为获取所述相应时间段的待测铁样，还包括：

将含有铁粉的坩埚放入所述高温炉中，以3-5℃/min的升温速率升温至1350～1750℃，5-15min后加入所述第一粉状碳素材料或经所述粘结处理后的第一块状碳素材料，并保温2-4小时；升温过程和实验过程中高温炉通入惰性气体，惰性气体流量为4-6L/min；在零至任意反应时间段取出铁水，冷却后获取所述相应时间段的待测铁样。

8.根据权利要求7所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述铁粉在与所述第一碳素材料进行热处理前，通过向所述铁粉中配加其它元素而控制铁水中其它元素的初始含量，所述其它元素加入的量为质量比0.5-6％，所述其它元素包括石墨、磷、硫、锰和/或硅。

9.根据权利要求8所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述碳素材料渗碳速率为：

其中，ν为渗碳速率；w_C0为计算时间段起始点碳含量；w_Cf为计算时间段终点碳含量；t为反应时间；

检测所述相应时间段的待测铁样后，以获取铁水中碳含量变化曲线。

10.一种测定碳素材料渗碳速率的装置，包括上述权利要求1-9任一所述的测定碳素材料渗碳速率的方法，其特征在于，所述装置包括：

预处理模块：用于预处理碳素材料，以获取第一碳素材料；

热处理模块：热处理所述第一碳素材料和铁粉，在所述热处理过程中预设多个时间段，以获取相应时间段的待测铁样；

检测模块：检测所述相应时间段的待测铁样，以获取所述碳素材料在铁水中的渗碳速率。