江苏乙烯低压渗碳方法

20世纪60年代其开发、70~80年代处于逐步完善过程的真空渗碳技术，长期未得到普遍应用。主要问题是甲烷在低压下很难裂解，丙烷在真空中裂解后会形成大量炭黑。直到90年代才开发出利用乙烷、丙烷或丙烯的低压脉冲渗碳和低压渗碳-扩散过程优化方式，以及离子渗碳技术的出现才使炭黑的危害得以消除。乙炔除在低压下容易裂解、渗碳时工件表面可获得均匀渗层外，较可贵的一点是可在工件不通孔的内表面得到均匀的渗层。70年代美国为扩大真空油淬热处理炉的销售而输入天然气进行试验时偶然发现渗碳效果，从而提出了真空渗碳概念。常用的渗碳气体包括丙烷、甲烷、乙炔、天然气等。江苏乙烯低压渗碳方法

工艺参数：材料牌号QS1927S0，热处理技术要求为∶表面硬度680～790HV10，心部硬度360～460HV10，有效硬化层深，成品要求0.45～0.75mm（600HV1），考虑磨齿余量，热后要求0.6～0.85mm（600HV1）。热处理工艺流程为上料→清洗→脱脂+预氧化→低压真空渗碳+高压气淬→低温回火→风冷→下料。渗碳、淬火工艺参数确定：低压真空渗碳热处理的原理，实际上是在低压（一般≤2kPa）真空状态下，采用脉冲方式，通过多个强渗（通入渗碳介质）+扩散（通入保护气体，如氮气）与一个集中的扩散过程，实现渗碳。该工艺的控制方法为“饱和值调整法”，通过调整渗碳、扩散时间比，达到控制表面碳浓度和渗碳层深度的目的。江苏钢低压渗碳为防止过程中产生炭黑，要求气体纯度(体积分数)大于96%，并可适当充入氮气进行稀释扩散。

接下来，我就对乙炔流量及富化率这两个对于渗碳质量影响较大的参数做一个简单的描述。（1）乙炔流量设定值的确定，乙炔流量的设定值是通过经验公式计算得到的，公式为：（2500+250Sn/1000000）/2，其中，S为单个零件表面积，n为装炉零件数量。从公式中不难看出，渗碳零件使用的乙炔流量的设定值与单个零件的表面积及装炉零件的数量密切相关。（2）富化率，富化率（FLUX）是指工件在单位时间、单位面积上吸附碳原子的能力。在使用模拟软件模拟渗碳工艺时，FLUX是输入模拟软件的一个非常重要的模拟参数，它直接影响真空渗碳工艺中强渗及扩散脉冲时间的长短。富化率的数值一般通过设备供应商提供的富化率曲线查得，如图1所示，该图即为我公司的真空渗碳设备供应商ECM公司提供。

渗碳是一种表面硬化工艺。碳原子在高温条件下，会扩散到金属零件表层，以这种方式改变晶粒结构，可以增加金属的表面强度。根据碳源的不同，渗碳方法可以被区分成很多种。目前，真空渗碳是较为先进的一种工艺，该工艺对环境造成的污染较小，并且经过真空渗碳后的金属工件质量较优。同时真空渗碳还具有淬火变形小、渗碳效率高和避免晶界氧化的优点。真空渗碳是在低于一个大气压的条件下进行的，所以也被称为低压渗碳。对于需要获得耐磨表面的零件，比如轮轴、齿轮等一些精密的零部件，在真空渗碳过程中通常采用乙炔天然气或甲烷等气体。不仅如此，该工艺由于是在真空环境下进行渗碳和热处理，所以渗碳介质中不含氧气，从而避免了传统渗碳工艺容易出现的渗碳层氧化和脱碳的缺点。真空渗碳是在低于一个大气压的条件下进行的，所以也被称为低压渗碳。

低压渗碳原理：渗碳与其他化学热处理一样，也包含3个基本过程。分解→吸附→扩散，分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加。扩散：表面含碳量增加便与芯部含碳量出现浓度差，表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度，同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。因此渗碳被普遍用以提高零件强度、冲击韧性和耐磨性，借以延长零件的使用寿命。在真空渗碳过程中通常采用乙炔天然气或甲烷等气体。江苏钢低压渗碳

在真空中加热，不存在其他异常渗碳气体，因此不会产生氧化问题。江苏乙烯低压渗碳方法

低压渗碳工艺通入低压真空渗炉内的渗碳气氛(2H2)在炉内裂解后构成C+H2，使得加热渗碳室内的“碳”处于饱和状态，并用碳富化率F(mg/hcm2)来表达。当工件的外表积小于其临界值，C2H2的流量一守时，F值是稳定不变的;而当C2H2的流量大于其临界值，并且工件的外表积一守时，F值也是定值。因而，渗碳进程可用温度、时刻、C2H2和N2的流量及压力4个参数进行操控。渗碳和分散进程中，压力保持在70~200Pa之间。低压渗碳是由交替地通入渗碳气体和中性气体的进程组成的。每次渗碳后，工件外表的"碳”将向工件内部分散。在每一个渗碳和分散周期内，需求一个从渗碳气氛向分散气氛转换的时刻。依据温度、气氙的裂解、气体膨胀的特性和真空泵的能力，该时刻只需5s。依据工件渗层要求，计算机模拟系统将计算出渗碳和分散进程的时刻和循环次数。因为加热渗碳室的较高温度可达1100℃，因而，即使选用980℃的渗碳温度也不会影响加热元件和保温层的。江苏乙烯低压渗碳方法