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的內(nèi)氧化問題。
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(shù)是近年來發(fā)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(chǎn)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(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)對傳統(tǒng)吸熱式氣氛熱處理的升級換代。
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氣排除后室的空氣，防止內(nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮氣將前室的空氣排出，并繼續(xù)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(jīng)過常規(guī)的試驗即可獲得該溫度值；(8)向后室通入甲醇和丙垸，根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)氮氣、甲醇和丙烷的流量。經(jīng)過常規(guī)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(jù)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(xù)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(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到平衡，甲醇作為滲碳熱處理的碳來源。所述的氮氣以液態(tài)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算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗得出其與碳勢的關(guān)系，確定氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮氣的體積百分比，可以通過控制它，實現(xiàn)對滲碳速度的控制。所述的丙烷流量為氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮氣合成氣總量的約6%(體積比)，是滲碳最好的配置。本發(fā)明由于采用了氮氣和丙垸做載氣，因而在原理上能夠有效減少滲碳時出現(xiàn)的內(nèi)氧化現(xiàn)象，同時還減少了氣氛滲碳時工業(yè)有害氣體的排放；不需要氣體發(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；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(guī)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(nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮氣將前室的空氣排出，并繼續(xù)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(jù)試驗獲得經(jīng)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(jù)工藝需要調(diào)節(jié)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(jù)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(xù)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(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分鐘碳勢為1.1，后120分鐘碳勢0.9。碳勢(CarbonPotential,Cp)是表征含碳氣氛在一定溫度下與鋼件表面處于平衡時可使鋼表面達到的碳含量，一般采用低碳鋼箔片測量，將厚度小于0.1mm的低碳鋼箔片置于滲碳氣氛介質(zhì)中施行穿透滲碳后，測定鋼箔的含碳量。此數(shù)值即為此滲碳介質(zhì)在該滲碳溫度下的碳勢。降溫至910'C保溫90分鐘碳勢0.8;降溫至85(TC補碳碳勢0.7，拉至前室，淬火。三種氣體的濃度參見表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算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗得出其與碳勢的關(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，甲醇的分解可以很快實現(xiàn)平衡，甲醇是滲碳熱處理的碳來源。第四列表示的是通入的氮氣流量，氮氣以液態(tài)形式存儲，通入時能迅速氣化，用來作為滲碳的保護氣體。第五列表示的是甲醇(氣態(tài))與氮氣(氣態(tài))的體積百分比，可以通過控制它，實現(xiàn)對滲碳速度的控制。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)過多次試驗，檢測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>在具體實施過程中，根據(jù)需要的滲碳速度及滲碳時間，選擇合適的co百分濃度，根據(jù)計算試驗了一個濃度參數(shù)24%，見表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，因此溫度和時間是變量；在熱處理過程中，維持氣體的流量始終不變(沒有大變動，只有較小的波動)；爐內(nèi)壓力，在生產(chǎn)過程中是變量(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際試驗的出的最佳值(約4L/min)。由于工業(yè)用天然氣價格上漲10%以上，而甲垸是由天然氣的主要成分，因此工業(yè)用甲烷價格上漲幅度很大，采用本發(fā)明后，能夠不使用甲烷，而氮氣和甲醇的成本很低，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氣排除后室的空氣，防止內(nèi)氧化；(5)滲碳爐的前室換氣利用前后室之間的通氣孔，用氮氣將前室的空氣排出，并繼續(xù)通入氮氣；(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)氮氣、甲醇和丙烷的流量；(9)工藝運行時間根據(jù)滲碳厚度和滲碳氣體濃度而定；(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。2、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到平衡，甲醇作為滲碳熱處理的碳來源。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氣以液態(tài)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算而得，根據(jù)一氧化碳的量有試驗得出其與碳勢的關(guān)系，確定氣態(tài)甲醇與氣態(tài)氮氣的體積百分比，可以通過控制它，實現(xiàn)對滲碳速度的控制。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)氮氣合成氣總量的約6。％(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，采用了氮氣和丙烷做載氣，用甲醇分解為一氧化碳作為滲碳熱處理的碳來源。本發(fā)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(xiàn)的內(nèi)氧化現(xiàn)象，同時還減少了氣氛滲碳時工業(yè)有害氣體的排放；不需要氣體發(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；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C23C8/08GK101187002SQ20071030603公開日2008年5月28日申請日期2007年12月29日優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日發(fā)明者向建華申請人:江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司