[其他]钢件活化催渗气体快速渗碳法

说明书

本发明属钢件的化学热处理方法，特别是钢件活化催渗气体快速渗碳的方法。

通常气体渗碳法，钢件装入渗碳炉后，加大渗剂流量，尽快排除炉内空气，得到渗碳气氛，认为若排气不好，会引起钢件表面氧化，影响渗碳层的均匀性，並造成渗碳速度慢，渗层含碳量低等缺陷。钢件入炉前，都要进行除去油污和铁锈的工作，但即使对钢件表面仔细地除油除锈成为“洁净表面”，仍不同程度的存在一层钝化膜，严重地影响了对渗剂的分解和活性碳原子的吸收作用。这样使渗碳工艺周期长、能耗大，成本高。

本发明的目的是在不改变常规的渗碳炉的情况下，寻求一种气体快速渗碳的新方法，使渗碳的工艺周期缩短，操作简便，节约能源，降低成本。

本发明的技术解决方法是钢件入渗碳炉后，通入小流量的渗碳剂（任何种类的渗剂），炉内形成氧化气氛，在逐渐排气和钢件温度逐渐上升的过程中，钢件表面生成一层均匀的氧化膜（Fe₃O₄），然后逐渐加大渗剂流量，渗剂流量以排气孔不产生明显黑烟为宜，排除炉内空气，使炉内形成渗碳气氛，此时钢件表面的氧化膜很快被炉气中的氢等还原得到分解CO、CH₄等的活泼触媒-初生铁，使钢件表面形成活化状态的洁净表面。活化状态的初生铁强烈的吸附及催化作用，在较小的能量状态下促使渗剂分解，有效地提高了钢件表面的活性碳原子浓度。活化状态的初生铁具有强烈的吸附作用，吸附的活性碳原子进一步浸入晶格被铁吸收（溶解和化合），获得很高的表面碳浓度梯度，进而使碳的扩散得到加速，整个渗碳过程在较短时间内就可完成。钢件的氧化、还原、渗碳和扩散等几个阶段都在渗碳炉中一次完成。

本发明修改了过去的传统观念，认为控制得当，装炉时带入的空气对催渗有很大作用。采用了先氧化，再还原，后渗碳的方法，使渗碳的工艺周期比通常的滴注式气体渗碳的工艺周期缩短40%，渗剂节约44.2%，节电26.7%，且减少设备磨损，使生产成本下降。同时，钢件的质量合格率达100%，硬度在HRC60～64，渗层组织达到JB1673-75的标准，马氏体别为2～3级（如图2所示），炭化物为一级（如图3所示）。

图1为钢件活化催渗气体快速渗碳工艺曲线。

图2为马氏体级别图片。

图3为碳化物级别图片。

以下，结合附图1说明本发明的实施例：

设备采用RJJ-75-9T井式气体渗碳炉，渗剂为煤油，每100滴渗剂3.8毫升，渗碳深度1.04毫米。

1.准备阶段：将洁净的钢件装入料筐或夹具中，钢件之间疏密一致並留有5～10毫米间隙。

2.氧化、还原、排气阶段：渗碳炉温度升至920℃时，把装有钢件的料筐或夹具装炉，装炉完毕后，以每分钟25～30滴的流量滴入煤油，15分钟后（视装炉量定），从观察孔可见料筐暗红色，筐内钢件黑红色，这时，钢件表面的氧化膜已基本完成。然后，放入试棒，将渗剂流量从每分钟30滴逐渐加大到每分钟200滴，使炉内空气逐渐排出，从而，同时使氧化膜还原成初生铁。

3.渗碳阶段：钢件入炉60分钟后，炉温上升至920℃，将渗剂流量加大到每分钟180～220滴（视装炉量调整）进行渗碳。

4.扩散阶段：钢件渗碳2小时后，降低渗碳滴量至每分钟120滴，使炉内碳势降低，进行扩散。

5.降温出炉：出炉半小时，取出试棒，测定实际渗层，达到要求后降温，渗剂流量降到每分钟60滴，直接淬火的钢件降温至860℃左右出炉淬火，重新加热淬火的钢件炉温降至880℃出炉。