什么是井式炉渗碳?

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  钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织,区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度,如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共渗等,这些工艺又可称为低温化学热处理;后者是在临界温度以上扩散,如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等,这些工艺均属高温化学热处理范围。

  渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后,工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低温回火后,在提高硬度和耐磨性的同时,心部能保持相当高的韧性,可承受冲击载荷,疲劳强度较高。但缺点是处理温度高,工件畸变大。

  井式炉渗碳处理是具体的过程:

1、开炉前的准备

  (1)检查炉盖的升降机构、风扇的运行情况及润滑状况是否良好。

  (2)检查设备电器部分是否正常,炉盖接地是否良好,电热元件是否有短路或断路现象。

  (3)检查炉温仪表和热电偶是否正常。

  (4)检查滴油器或气体流量计是否完好正常。

  (5)炉盖的风扇轴承处若已改装成循环冷却水冷却结构,检查冷却水循环是否正常。

  (6)清扫炉罐内的积灰,检查炉罐有否裂纹等不正常现象,并清理好管路上其他部位。

  (7)检查各阀门是否处于关闭状态,有无泄漏现象。

  (8)检查起吊设备及吊具是否齐全完好。

  (9)检查炉盖密封材料是否齐全完好。

  (10)准备工具和夹具。

  (11)储备好辅助材料,如煤油、甲醇、试样和其他材料等。

  (12)准备好灭火器材。

  (13)升温前用压缩空气吹扫炉罐。

  (14)升温时炉盖螺栓不许拧紧。

2、烘炉及升温

  (1)调整仪表至工艺规定的温度,打开小开关,合闸送电。

  (2)新炉或大修后的炉子,按设备说明书规定的烘炉曲线或工艺进行烘炉。

  (3)短期停炉的炉子,其升温工艺曲线有两种

  1)60KW以下的炉子,一般情况下可以直接升温到工作温度。

  2)60KW以上的炉子,可按在室温放置2-3昼夜,经电工用500V兆欧表检查三相电热元件对地(炉外壳)的电阻应大于0.5MΩ方可送电,并按以下工艺通电烘烤:

  1)100-200℃15-20h炉门打开

  2)300-400℃8-10h炉门打开

  3)550-600℃8h炉门关闭打开风机

  4)750-800℃8h炉门关闭打开风机

  (3)烘炉及升温时,炉子开始升温后,风扇轴承要通冷却循环水。

3、井式炉工作

  (1)新炉或大修后的炉罐渗碳工艺,参考气体渗碳工艺进行。

  (2)短期停炉的炉罐渗碳工艺,参阅气体渗碳工艺进行。

  (3)装炉技术要求

  1)装炉前,要切断电源,关闭滴油器或进气管流量计阀门,停止供应滴注剂或其他渗入气氛,打开炉盖。

  2)装炉时,要吊准料筐耳朵在炉罐正中放平稳,上下对准,不得有倾斜及间隙。

  3)装炉后,尽快盖好炉盖和恢复好炉子的密封性,并接通电源,滴入渗碳剂,及时放入炉内2-3根中间试样。

  (4)渗碳,工件渗碳工艺,参阅#)*“气体渗碳工艺”进行。

  (5)出炉的技术要求

  1)准备好出炉用的吊具,戴好劳动保护用品。

  2)关闭滴油器和炉气管路上各阀门,关闭风扇,切断电源。

  3)打开试样孔及排气孔阀门。

  4)启动炉盖、吊车和吊具,对准料筐耳朵起吊,不准斜吊料筐。

4、停炉

  (1)直接降温的炉子,炉温降至400℃停风扇,降至200℃以下或室温停冷却循环水。

  (2)保温待用的炉子,可降至300℃保温,炉内应滴人少量渗碳剂或通人保护气体。

5、操作注意事项

  (1)经常检查仪表的指示温度是否正常,检查周期为15min。

  (2)经常检查炉子的压力、液体滴注剂滴量,排气管是否堵塞,循环冷却水是否畅通。

  (3)炉子最高使用温度不得超过设计温度。

  (4)炉温低于750℃禁止向炉内滴入液体滴注剂或送入保护气。

  (5)定期加润滑油,每天至少一次。

  (6)炉罐、电热元件和风扇护板要定期检查,滴油器和排气管要定期清理。

  (7)每季度核对控温仪表一次,每半年核对热电偶一次。

  (8)出炉一定要平稳,严禁料筐撞碰炉罐。

  碳在钢中主要有两种存在形式,一是溶入铁中与铁形成固溶体(两种以上化学组分互相溶解而形成的均匀固相);另一是与铁形成铁碳化合物,称渗碳体(Fe3C),其硬度高、脆性大。碳溶于α铁中形成的固溶体称铁素体;溶于γ铁中形成的固溶体称奥氏体,其最大溶解度为2.11%。钢在冷却过程中,过饱和的奥氏体将发生分解,形成铁素体和渗碳体。铁素体和渗碳体组成的呈片状相间排列的混合物称珠光体。一般碳素钢在室温下的金相组织由铁素体、珠光体和渗碳体组成。

  渗碳体的分子式为Fe3C,它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。

  渗碳体的含碳量为6.69%;熔点为1227℃左右;不发生同素异晶转变;但有磁性转变,渗碳体在230℃以下具有弱铁磁性,而在230℃以上则失去铁磁性;渗碳体硬度很高(相当于HB800),而塑性和冲击韧性几乎等于零,脆性极大。

  渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀,在显微镜下呈白亮色,但受碱性苦味酸钠的腐蚀,在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多,在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。

  渗碳体是碳钢中主要的强化相,它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时Fe3C又是一种介(亚)稳定相,在一定条件下会发生分解。

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