專利名稱：周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法。
背景技術(shù)：
滲碳是一種高能耗熱加工工藝，常規(guī)滲碳需要將被滲碳的工件置于加熱至900～950℃的專用滲碳爐中，在滲碳介質(zhì)中保溫數(shù)小時至數(shù)十小時，將工件表面滲入碳原子，然后將工件取出淬火，以便工件表面硬度達到HRC58～65，使工件表面具有高的硬度、強度及耐磨性，同時使抗彎曲、抗接觸疲勞性能大幅增加，以保證如齒輪、軸承等零件長期使用。由此可見，已有滲碳工藝不僅時間長而且工效低、耗能高。如何才能縮短滲碳工藝時間、提高滲碳速度、降低能耗，通常的方法是提高滲碳溫度和提高爐氣碳勢，但因受滲碳工件及使用鋼材特性的制約而受到一定的限制，所以，在生產(chǎn)上很少使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，該方法具有滲碳工藝時間短、滲碳速度快、能耗低、不受滲碳工件及使用鋼材特性制約的特點。本發(fā)明使用井式氣體滲碳爐或密封箱式多用氣體滲碳爐，其方法是由如下四個階段實現(xiàn)的一、升溫排氣階段；二、強滲階段I；三、強滲階段II；四、擴散階段；當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至920～940℃時即行關(guān)孔，當擴散階段結(jié)束時滲碳爐內(nèi)的工件降溫至820～860℃即可出爐淬火；當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至820℃時，開始向滲碳爐內(nèi)滴入稀土滲碳劑，使?jié)B碳爐內(nèi)的碳勢Cp從820℃時的0.6％分時段升至關(guān)孔時的1.45％，滲碳時間為80～120分鐘；強滲階段I的滲碳時間為2～4小時，碳勢Cp從1.45％分時段降至1.25％；強滲階段II的滲碳時間為4～6小時，碳勢Cp從1.25％降至1.1％；擴散階段的時間為6～8小時，碳勢Cp從1.1％降至0.8％。本發(fā)明在周期作業(yè)滲碳爐的滲碳初期即關(guān)孔前后，進行超常規(guī)的超高變碳勢可控滲碳，可挖掘出已有滲碳爐的潛力，提高滲碳速度，縮短滲碳時間。稀土滲碳劑與高碳勢的復(fù)合作用其效果更加顯著，一般可縮短滲碳時間達33％以上，節(jié)電25～35％。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式使用井式氣體滲碳爐或密封箱式多用氣體滲碳爐，其方法是由如下四個階段實現(xiàn)的一、升溫排氣階段；二、強滲階段I；三、強滲階段II；四、擴散階段；當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至920～940℃時即行關(guān)孔，當擴散階段結(jié)束時滲碳爐內(nèi)的工件降溫至820～860℃即可出爐淬火；當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至820℃時，開始向滲碳爐內(nèi)滴入稀土滲碳劑，使?jié)B碳爐內(nèi)的碳勢Cp從820℃時的0.6％分時段升至關(guān)孔時的1.45％，滲碳時間為80～130分鐘；強滲階段I的滲碳時間為2～4小時，碳勢Cp從1.45％分時段降至1.25％；強滲階段II的滲碳時間為4～6小時，碳勢Cp從1.25％降至1.1％；擴散階段的時間為6～8小時，碳勢Cp從1.1％降至0.8％。所述稀土滲碳劑由稀土催滲劑和滲碳介質(zhì)混合制成，稀土催滲劑占0.5～2％、滲碳介質(zhì)占98～99.5％。所述稀土催滲劑是稀土氨鹽或異環(huán)氨酸稀土。所述滲碳介質(zhì)是甲醇、乙醇、異丙醇、苯、醋酸乙酯、煤油、丙酮中的一種或兩種的組合。所述碳勢Cp從820℃時的0.6％分時段升至關(guān)孔時的1.45％為Cp0.6％/15～25分鐘、Cp0.8％/15～25分鐘、Cp1.0％/15～25分鐘、Cp1.2％/15～25分鐘、Cp1.45％/30～50分鐘。所述碳勢Cp從1.45％分時段降至1.25％為Cp1.45％/40～80分鐘、Cp1.35％/40～80分鐘、Cp1.25％/40～80分鐘。
實例1某廠8～10噸載重車后橋主被動終端傳動螺旋齒輪和變速箱齒輪，模數(shù)M8～10和M4-6，要求滲碳層深度為1.7～2.1mm和0.6-1.1mm，材料為20CrMoH或22CrMoH，原工藝滲碳溫度930℃。因該材料特別容易在滲碳表面層的奧氏體晶界或三角晶界上形成粗條狀或爪狀的、形貌欠佳的碳化物而超過金相檢驗標準，故只能采用爐氣碳勢Cp＝1.0％的低碳勢滲碳，使用標準型105井式滲碳爐滲碳，從裝爐至達到滲碳層深1.7mm和0.6mm以上出爐淬火，所需時間為24和7小時。而采用本發(fā)明的方法，工件從入爐到出爐淬火只用16小時和5小時，滲碳層深度達到1.8±0.05mm和0.7±0.05，節(jié)約工時8小時和2小時，提高滲速30％以上。金相組織碳化物呈細小顆粒狀2～3級，馬氏體與殘奧分別為1～3級，均在控制標準中限。
實例2某鐵路車輛大中型軸承，材料為20CrNiM。鋼滲碳，要求滲碳層深2.7～3.1mm，滲碳淬火后硬度為HRC59～63，心部硬度為HRC38～42，在180KW井式滲碳爐中作滲碳處理，介質(zhì)為甲醇加煤油。爐氣碳勢監(jiān)測為氧探頭，控制儀表即執(zhí)行儀表為碳勢控制智能儀表，由計算機控制，當用常規(guī)一段法滲碳溫度為930℃、爐氣控制碳勢Cp＝1.2％，從裝爐到出爐淬火耗費工時約30小時，滲碳層深約2.8mm左右。用本發(fā)明的方法在相同的滲碳溫度條件下，只需20～22小時就達到滲碳層深2.8mm以上，減少工時8～10小時，提高滲速26～33％，金相組織符合檢驗標準。(該軸承尚需二次加熱、加壓、淬火和磨削加工。)
權(quán)利要求
1.周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，該方法使用井式氣體滲碳爐或密封箱式多用氣體滲碳爐，其方法是由如下四個階段實現(xiàn)的一、升溫排氣階段；二、強滲階段I；三、強滲階段II；四、擴散階段；當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至920～940℃時即行關(guān)孔，當擴散階段結(jié)束時滲碳爐內(nèi)的工件降溫至820～860℃即可出爐淬火；其特征在于當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至820℃時，開始向滲碳爐內(nèi)滴入稀土滲碳劑，使?jié)B碳爐內(nèi)的碳勢Cp從820℃時的0.6％分時段升至關(guān)孔時的1.45％，滲碳時間為80～120分鐘；強滲階段I的滲碳時間為2～4小時，碳勢Cp從1.45％分時段降至1.25％；強滲階段II的滲碳時間為4～6小時，碳勢Cp從1.25％降至1.1％；擴散階段的時間為6～8小時，碳勢Cp從1.1％降至0.8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，其特征在于所述稀土滲碳劑由稀土催滲劑和滲碳介質(zhì)混合制成，稀土催滲劑占0.5～2％、滲碳介質(zhì)占98～99.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，其特征在于所述稀土催滲劑是稀土氨鹽或異環(huán)氨酸稀土，所述滲碳介質(zhì)是甲醇、乙醇、異丙醇、苯、醋酸乙酯、煤油、丙酮中的一種或兩種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，其特征在于所述碳勢Cp從820℃時的0.6％分時段升至關(guān)孔時的1.45％為Cp0.6％/15～25分鐘、Cp0.8％/15～25分鐘、Cp1.0％/15～25分鐘、Cp1.2％/15～25分鐘、Cp1.45％/30～50分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，其特征在于所述碳勢Cp從1.45％分時段降至1.25％為Cp1.45％/40～80分鐘、Cp1.35％/40～80分鐘、Cp1.25％/40～80分鐘。
全文摘要
周期作業(yè)滲碳爐稀土可控變碳勢滲碳方法，它涉及一種稀土可控變碳勢滲碳方法。本發(fā)明當升溫排氣階段滲碳爐內(nèi)的溫度上升至820℃時，開始向滲碳爐內(nèi)滴入稀土滲碳劑，使?jié)B碳爐內(nèi)的碳勢C
文檔編號C23C8/08GK1644750SQ200510009659
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者閆牧夫, 劉志儒 申請人:哈爾濱工業(yè)大學