特殊热处理——真空渗碳.ppt

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1、真空渗碳真空渗碳原理渗碳气的分解高纯天然气（CH4）或丙烷直接通入炉内。CH4=C+2H2-45.2kJC3H8=C2H4+CH4吸收阶段扩散阶段2渗碳气的分解过程甲烷的具体反应过程：CH4=CH3+HCH4+CH3=C2H6+HC2H6=C2H4+H2C2H4=C2H2+H2C2H2=2[C]+H2催化剂的作用：铁和钢的表面对甲烷分解起了良好的催化作用。CH4=[C]+2H21000℃以上分解较完全。3渗碳气的吸收阶段化学反应在表层生成渗碳体：3Fe+CH4=Fe3C+2H2薄层渗碳体分解出原子并向内部扩散；渗碳气分解产生的活性碳原子吸附在钢表面并融入奥氏体内；化学热处

2、理的过程：表面净化过程吸附反应过程吸收扩散形成渗层4渗碳过程的扩散阶段渗碳气中的碳浓度与奥氏体中饱和溶解度相等，则：dT=802.6t1/2/10（6700/T）=25.4Kt1/2dT总渗碳深度，mmt-渗碳时间，hT-渗碳温度，℉+460K-渗碳速度系数。渗碳温度提高，渗碳效率大大提高。渗碳温度、时间与总渗碳深度的关系曲线5真空渗碳工艺零件的清洗零件的放置升温及均热均热目的均热时间的确定渗碳期及扩散期6渗碳期及扩散期渗碳剂渗碳温度渗碳方式渗碳气的流量与渗碳压力渗碳时间渗碳期与扩散期时间的确定脉冲渗碳方式的脉冲周期和次数的确定渗碳后热处理7渗碳温度的确定渗碳温度的适用范

3、围温度范围零件形状特点渗碳层深度零件类别渗碳气体1040较简单，外形要求不高深凸轮、轴齿轮CH4C3H8+N2980一般一般C3H8C3H8+N2980以下形状复杂，变形要求严，渗层要求均匀较浅柴油机喷嘴等C3H8C3H8+N28真空渗碳工艺流程几种真空渗碳工艺流程9时间的确定渗碳时间T渗碳期时间:Tc=T×[(C1-C0)/(C2-C0)]2Tc渗碳时间，hC1渗碳后的表面浓度（技术要求)C2渗碳结束后表面碳浓度（渗碳温度下奥氏体最大碳溶解度）C0原材料的含碳量10电动机齿轮的真空渗碳20CrMo电机齿轮的形状电机齿轮在料筐的堆放方式1-料筐，2-齿轮，3-垫圈，4-螺

4、母，5-螺栓11渗碳层的分布材料：20CrMo渗层深度：0.38mm及0.64mm硬度58±3HRC带花键的内孔要求防渗丙烷加氮气脉冲式渗碳，充气至2.66×10-4Pa，脉冲时间5min。12齿轮真空渗碳后的金相组织齿轮（0.38mm渗层）真空渗碳后金相组织照片（×400）a）齿顶处b)齿工作面c）心部13齿轮真空渗碳后的金相组织齿轮（0.64mm渗层）真空渗碳后金相组织照片（×400）a）齿顶处b)齿工作面c）心部14电动机齿轮渗碳层金相渗碳后表面金相组织照片a）真空渗碳（×130)b)滴注法气体渗碳（×600）15电动机齿轮渗碳层成分分析被氧化晶界处的探针分析a）O

5、扫描分析b)Mn扫描分析c）Cr扫描分析16阀门电动装置零件真空渗碳后的阀门电动装置阀门电动装置零件的真空渗碳工艺17蜗杆内渐开线花键孔真空渗碳气体渗碳后内渐开线花键孔的金相组织（退火）25×真空渗碳后内渐开线花键孔的金相组织（退火）25×18真空渗氮概述真空渗氮技术是利用真空加热时工件表面清洁无氧化等特点，采用真空热处理在负压下进行渗氮；渗氮后工件表面硬度高，脆性小，渗氮层均匀能满足尖锐刃口刀具与冷冲模的技术要求。真空渗氮时,将真空炉排气至较高真空度(1×10-1Pa),然后将真空炉内工件升至(530～560)℃,同时送入以氨气为主的,含有活性物质的多种复合气体,并对各

6、种气体的送入量进行精确控制,炉压控制在665Pa,保温(3～5)h后实施炉内惰性气体的快速冷却。根据不同的材质,经此处理后可得到(20～80)μm硬度为(600～1500)HV的硬化层。20真空脉冲渗氮影响因素渗氮温度：真空渗氮温度过高，合金化合物粗大，渗氮温度过低，渗层浅，合金化合物少，硬度低；炉压：炉压上限越高，渗层的深度和硬度也好真空度越高，硬度和渗层的厚度较好；氮化时间：时间增加，硬度增加，且有化合物层出现硬度增加越明显，渗层也加深。脉冲时间过长，渗层变薄，排出气不能充分燃烧，时间过短，表面脆性大氨气流量：流量越多硬度越高，渗层加深214Cr5MnSiV1钢热挤压

7、模真空渗氮工艺真空渗氮是在低压状态下产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的“真空排气式氮碳共渗”处理；一般渗氮温度为530~560℃，保温时间3~5h低温碳氮共渗的渗层厚度只有在开始氮化的前3~4h内增加显著，而后明显减慢。Q：压铸模具工作时,因集中性的急冷急热,服役条件过严,表面易发生热冲击裂纹、热粘着、熔损、浸蚀等缺陷。对压铸型腔模以提高抗热冲击性能为主,以防止龟裂发生;对铸芯或浇口、顶杆等以提高抗粘着、熔损、浸蚀为主。224Cr5MnSiV1钢真空渗氮试验热处理工艺：1040℃×80min真空淬火+605℃×180m