渗碳补渗工艺的确定及措施..docVIP

渗碳补渗工艺的确定及措施 （四川泸州长江挖掘机厂 赵振东） 渗碳件表面脱碳或渗碳深度未达到工艺要求，是渗碳件常见缺陷。为满足技术要求，必须施行正确的补渗工艺方法，进行补救。众所周知，补渗件表层已有较高的碳浓度，故与正常渗碳件的低碳表层状态有明显差异。渗碳特性也必然不同，如不考虑其特点，将难以获得预期的效果，甚至造成废品。 表面脱碳的补渗工艺及措施 常规渗碳件表层大多数出现脱碳现象，因此，一般标准均规定：渗碳件表层只允许一定的脱碳深度（小于0.05mm），当脱碳深度超出规定时，必须进行补渗使其恢复到要求的碳浓度（＞0.80%）。 渗碳脱碳件最表层的碳浓度有明显下降，使渗层的正常碳浓度分布发生变化，最就碳浓度由表层移至次表层。补渗件的表面碳浓度由C1提高到CS，使表层至次表层之间补充足够的碳后，才能满足渗碳质量要求。在制定补渗工艺，选择其参数时，应充分考虑渗层碳浓度分布及其变化的这一特点。 理论分析及试验均证明，渗碳是一个不平衡过程，随着渗碳时间的延长，表面碳浓度按一定规律增加，最后达到与炉气碳势平衡的浓度，形成一定的碳浓度分布，对脱碳件，补渗前表面的碳浓度分布不同于正常渗碳件和非脱碳补渗的情况，其特征在于最表层为低或中碳浓度，而次表层为高碳浓度。补渗时，脱碳层所需增加的碳来自高碳势炉气和次表面的高碳区域，相当于双面渗碳，其补碳速度成倍增加。在补渗表面增碳的同时，其次表面碳浓度下降，浓度梯度降低，减弱了碳向内部扩散的能力。因此，补渗时，渗层浓度增加并不明显。只要炉气有足够的活性碳提供，脱碳表层被补足碳的时间并不长。但应注意，工件入炉补渗并非立即进入渗碳过程，而要经历一段时间（一般为1.5～3h不等）排气，方能达到补渗要求的碳势。在排气期，补渗件不但无碳渗入，而且还要脱碳，使原脱碳层加深，在制定补渗时间时，应考虑该情况。 ①补渗温度 渗碳是碳在γ—Fe中的扩散现象，温度越高，碳在钢中的扩散速度越快，在表面吸收同样碳量的条件下，表面碳浓度增长变慢，而渗层深度增加变快。如将渗碳温度适当降低，情况则相反，即表面碳浓度增长变快，渗层深度增加速度减缓。对补渗件，其主要目的是增加脱碳层的碳浓度，而不希望或少量改变渗碳深度。因此，在选择补渗的温度时，应采用比正常渗碳温度低一些的补渗工艺温度。 ②炉气碳势 炉气碳势的高低表明实际渗碳的供碳能力。它对渗碳的影响仅次于渗碳温度。试验表明，提高炉气碳势可明显地增大工件表面的吸碳能力，有助于表面碳浓度增加，减少表面增碳达到高碳浓度的时间。对脱碳件补渗，采用高碳势有利于增碳，缩短补渗总工艺时间。 ③补渗时间 补渗时间是补渗工艺最重要的参数，要使补渗件可靠地增碳达到要求的浓度，又使渗碳深度不致增加过多为最理想。据调查统计，一般脱碳深度小于0.20 mm，加上补渗排气的脱碳，也不过0 .30mm左右。由于脱碳表面碳量低，具有极强的吸碳能力，同时，次表层又供给碳量，达到双面渗碳，因此，补渗1h基本就能满足要求。若排气时间较长，则应考虑因碳向心部扩散时间延长而引起的次表层碳浓度明显下降的因素，其补渗时间要适当延长。 在渗碳出炉空冷过程中，表面必然会产生氧化皮，补渗时，要先经喷砂去氧化皮，避免由氧化皮还原所产生的炉气恢复减慢，使排气时间延长，直接影响补渗效果，浪费能源。在无喷砂的条件下，可采用向罐内添加焦炭的方法来提高CO量，加快炉内气氛恢复，提高碳势，对提高或改善补渗效果比较显著。 （2）渗碳层深度不足的补渗工艺及措施。 渗碳深度浅也是常见渗碳缺陷之一，由于其补渗前渗层的碳浓度分布不同于脱碳的渗碳件，所以，其补渗工艺参数选择及措施也有所不同。按传统的方针，补渗工艺时间由下式确定。 达到要求深度X的间t =（）2（h） 实际渗碳深度Ｘ１的时间t1 =（）2（h） 补渗所需时间△t=t-t1（h） 渗碳工艺条件不同，式中ｋ值也不同，正确地选择尤为重要，表1列出不同渗碳条件下的ｋ值。 表1 常用渗碳条件下的k值 温度 碳 势 k值 900 910 915 920 925 930 935 940 945 950 0.80 0.291 0.308 0.318 0.327 0.337 0.347 0.357 0.367 0.377 0.388 0.85 0.306 0.324 0.333 0.344 0.354 0.365 0.375 0.386 0.397 0.407 0.90 0.317 0.336 0.346 0.357 0.367 0.378 0.389 0.401 0.412 0.423 0.95 0.329 0.349 0.359 0.369 0.389 0.392 0.404 0.415 0.427 0.438 1.00 0.340 0.361 0.372 0.383 0.394