低壓真空滲碳設備的應用范圍與優(yōu)點(diǎn)

　　一般來(lái)說(shuō)，常規氣體滲碳的工藝是向一個(gè)密封室內通入載氣和富化氣。通過(guò)大量的載氣維持爐內的基本成分，以滿(mǎn)足爐內碳勢控制的需要。在此種控制方式中，滲碳過(guò)程中的碳來(lái)自富化氣。采用這種控制方式的設備也就是大家非常熟悉的設備——密封式可控氣氛多用爐。這種滲碳工藝及控制方法已應用多年，積累了豐富的經(jīng)驗，但真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為由于載氣中存在O2和氧化物，工件不可避免地要產(chǎn)生內氧化，即在滲層表面薄層內出現非馬氏體，其對滲碳件的疲勞性能會(huì )產(chǎn)生極不良的影響。

　　近年來(lái)，我公司研發(fā)的低壓滲碳技術(shù)和開(kāi)發(fā)的低壓滲碳爐能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。起初，低壓滲碳爐主要用于對工件要求比較嚴格的航空航天領(lǐng)域。目前已推廣到大量生產(chǎn)的汽車(chē)工業(yè)。

低壓滲碳工藝

　　通入低壓真空滲碳爐內的滲碳氣氛(C2H2)在爐內裂解后形成C+H2，使得加熱滲碳室內的“碳”處于飽和狀態(tài)，并用碳富化率F (mg/h·cm²)來(lái)表達。當工件的表面積小于其臨界值，C2H2的流量一定時(shí)，F 值是恒定不變的;而當C2H2的流量大于其臨界值，并且工件的表面積一定時(shí)，F 值也是定值。因此，滲碳過(guò)程可用溫度、時(shí)間、C2H2和N2的流量及壓力4個(gè)參數進(jìn)行控制。滲碳和擴散過(guò)程中，壓力保持在70～2000P a之間。低壓滲碳是由交替地通入滲碳氣體和中性氣體的過(guò)程組成的。每次滲碳后，工件表面的“碳”將向工件內部擴散。

　　在每一個(gè)滲碳和擴散周期內，需要一個(gè)從滲碳氣氛向擴散氣氛轉換的時(shí)間。根據溫度、氣氛的裂解、氣體膨脹的特性和真空泵的能力，該時(shí)間僅需5s。根據工件滲層要求，計算機模擬系統將計算出滲碳和擴散過(guò)程的時(shí)間和循環(huán)次數。由于加熱滲碳室的最高溫度可達1100℃，因此，即使采用980℃的滲碳溫度也不會(huì )影響加熱元件和保溫層的使用壽命。同樣，1100℃的工作溫度可實(shí)現對工模具的真空淬火處理。

　　計算機模擬計算前，需要輸入工件材料的特性和初始參數。完成上述操作后，計算機開(kāi)始模擬并算出：(滲碳+擴散)的循環(huán)次數、最后擴散期的時(shí)間、總的處理時(shí)間、最終表面碳濃度和最終的滲層深度。計算機模擬與工件實(shí)測的滲層誤差小于5%。

低壓滲碳工藝設備

　　(1)低壓滲碳裝置可配置到各種標準的真空爐上 例如：可在臥式VGQ系列高壓高流率氣冷真空爐、立式底裝料的VGQV系列高壓高流率氣冷真空爐上、VGQ2系列雙室高壓高流率氣冷真空爐、VOQ2系列雙室油淬加壓氣冷真空爐等爐型上配置低壓滲碳裝置。

　　(2)連續式低壓滲碳爐，可實(shí)現與機加工設備進(jìn)行同步生產(chǎn) 通過(guò)多年的實(shí)際證明，與傳統的連續式滲碳生產(chǎn)線(xiàn)相比較，連續式設計的低壓滲碳爐具有很多的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于對生產(chǎn)率有較高要求的汽車(chē)領(lǐng)域。

低壓滲碳的應用范圍

　　(1)適用的材質(zhì)種類(lèi) 能夠在傳統爐子上進(jìn)行滲碳，零件表面可以吸收碳的所有材料均可用低壓真空滲碳爐。諸如：國外的牌號： 1 6 M C5 、20MC5、27MC5、16NCD13、18NCD6等。中國的牌號：20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMnMo、12Cr2Ni4A等。

　　(2)實(shí)用的零件種類(lèi) 在許多情況下已經(jīng)證明，采用低壓滲碳+氣淬的工藝所產(chǎn)生的變形(橢圓誤差和平面誤差)小于傳統的滲碳+油淬工藝所產(chǎn)生的變形。經(jīng)低壓真空滲碳爐處理的工件的抗疲勞強度提高了30%。因此，對熱處理質(zhì)量要求比較高的情況下，非常適合選用低壓真空滲碳爐。

低壓滲碳技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　　(1)更好的質(zhì)量 熱處理過(guò)程中沒(méi)有氧，因此沒(méi)有晶間氧化，沒(méi)有蝕斑;由于采用氣淬，工件的變形更小;熱處理后的工件呈光亮、銀白色;由于精確控制4個(gè)主要參數(滲碳溫度、時(shí)間、氣體流量、壓力)，因此，生產(chǎn)重復性非常好;采用計算機監控系統，可實(shí)現精確的質(zhì)量控制。

　　(2)更好的靈活性 可根據機床的生產(chǎn)率時(shí)時(shí)調節生產(chǎn)率，即實(shí)現了“同步”生產(chǎn);低壓真空滲碳爐的模塊化設計，不同的加熱滲碳室可同時(shí)處理不同滲層要求的工件;工作溫度為800～1100℃，不僅可滲碳，而且可進(jìn)行工模具鋼的真空淬火處理;在周末很容易實(shí)現停爐，而附加成本很低。周一早晨?jì)H需15min的準備即可開(kāi)始工作。

　　(3)環(huán)保、安全 低壓真空滲碳爐采用了真空技術(shù)，無(wú)炭黑，無(wú)火簾門(mén)，無(wú)煙霧，無(wú)油蒸氣，無(wú)著(zhù)火的危險，低壓真空滲碳爐是冷的且干凈的設備，因此，可與機床車(chē)間連在一起使用。

　　(4)更好的生產(chǎn)率 較少的人力消耗，因為整個(gè)操作過(guò)程均由計算機控制，并自動(dòng)完成;較少的能源消耗;極大地降低了氣氛消耗(與傳統的可控氣氛多用爐相比);縮短了滲碳時(shí)間;低壓真空滲碳爐具有很緊湊的設計，因此占地面積較小;不需其他的輔助設備，諸如：校直機、壓力淬火設備等。