渗碳工艺流程讲解

演讲人：日期：渗碳工艺流程讲解目录CONTENTS渗碳工艺简介真空渗碳工艺原理真空渗碳设备介绍真空渗碳工艺流程详解真空渗碳工艺参数优化真空渗碳工艺的应用实例01渗碳工艺简介渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。渗碳定义提高零件表面的硬度和耐磨性，同时保持心部的韧性和强度，从而提高零件的整体性能和使用寿命。渗碳目的渗碳的定义与目的现代化渗碳工艺随着科技的不断发展，现代化渗碳工艺采用了真空渗碳、气体渗碳等先进技术，实现了渗碳过程的精确控制和高效生产。早期渗碳工艺早期的渗碳工艺主要采用固体渗碳介质，如木炭、焦炭等，渗碳速度慢且不易控制。高浓度渗碳法20世纪60年代，O.E.Cullen提出了高浓度渗碳法，使渗碳层表面的碳含量提高到2.5%~3.0%，甚至达到4%，获得弥散、粒状、分布均匀的碳化物渗碳层，提高了零件的耐磨性、承载能力和使用寿命。渗碳工艺的发展历程真空渗碳与传统渗碳的对比渗碳速度真空渗碳的渗碳速度更快，可大大缩短渗碳周期。渗碳质量真空渗碳可获得更加均匀、致密的渗碳层，提高零件的整体性能。能源消耗真空渗碳相比传统渗碳工艺，能源消耗更低，更加环保。设备要求真空渗碳需要更加先进的设备和技术支持，成本较高。02真空渗碳工艺原理在低压（一般压力为0-30mbar）真空状态下进行渗碳。渗碳压力在高温状态下进行渗碳，通常渗碳温度范围为850-1100℃。渗碳温度采用高纯乙炔作为渗碳介质，通过脉冲方式通入渗碳炉内。渗碳介质真空渗碳的基本原理010203真空渗碳过程中的化学与物理变化高纯乙炔在高温下分解，产生碳原子并吸附在工件表面，随后通过扩散作用渗透到工件内部。化学变化渗碳过程中，工件表面会产生一些物理变化，如表面硬度增加、耐磨性提高等。物理变化渗碳时间和温度的控制，可以使碳原子在工件表面形成一定深度的渗碳层，从而提高工件的表面硬度和耐磨性。渗碳层形成真空渗碳具有渗碳速度快、渗碳层均匀、渗碳后工件变形小等优点，特别适用于精密零件的渗碳处理。优势真空渗碳设备投资较大，操作和维护成本较高；渗碳层深度受限制，对于一些需要深层渗碳的工件不适用；同时，渗碳后的工件需要进行后续的热处理才能获得理想的性能。局限性真空渗碳的优势与局限性03真空渗碳设备介绍真空系统由真空泵、阀门和管道等组成，主要用于抽取炉内气体，使炉内达到所需的真空度。炉体结构真空渗碳炉由炉壳、加热室、真空系统和渗碳室等部分组成，炉壳采用双层水冷结构，加热室采用电阻加热，渗碳室设有进气口和排气口。加热与控制系统加热元件采用电阻丝或电阻带，通过智能温控系统进行温度控制，确保渗碳温度的精确性和稳定性。真空渗碳炉的结构与功能渗碳温度较低，适用于小型工件的渗碳处理，具有渗碳速度快、渗层均匀、变形小等特点。低温真空渗碳炉渗碳温度较高，适用于大型工件的渗碳处理，具有渗碳层深、渗层硬度高等特点。高温真空渗碳炉通过周期性地改变炉内真空度，使渗碳过程更加均匀，适用于复杂工件的渗碳处理。脉冲真空渗碳炉真空渗碳炉的类型与特点操作前的准备渗碳过程操作检查设备各部分是否完好无损，清理炉内杂物，确保真空泵和加热系统正常运行。将工件装入渗碳室内，关闭炉门，启动真空泵抽取炉内气体至所需真空度，然后加热至渗碳温度并保持一定时间。真空渗碳炉的操作与维护渗碳后处理关闭加热电源，待工件冷却至室温后取出，并进行清洗和防锈处理。设备维护定期清理炉内积碳和杂物，检查加热元件和真空系统的工作状态，确保设备正常运行。04真空渗碳工艺流程详解前期准备工作工件准备对待渗碳工件进行表面清洁、去除油污和锈迹等处理，确保表面无杂质。检查真空渗碳炉的密封性能、加热系统、真空系统和渗碳介质等是否正常。设备检查选择合适的渗碳介质，如活性渗碳气体或渗碳膏等。渗碳介质准备装炉将准备好的工件装入渗碳炉内，确保工件之间留有适当的间隙。密封关闭渗碳炉门，确保炉内密封良好，防止外界空气进入。装炉与密封操作抽真空启动真空泵，将渗碳炉内的空气抽出，达到一定的真空度。充气充入渗碳介质，使炉内保持一定的渗碳气氛。抽真空与充气过程将渗碳炉加热至900--950摄氏度的单相奥氏体区，使渗碳介质分解出活性碳原子。加热在渗碳温度下保温足够的时间，使活性碳原子充分渗入工件表层。保温渗碳介质中的活性碳原子渗入工件表层，形成高碳层。渗碳加热、保温与渗碳阶段010203将渗碳后的工件进行冷却处理，通常采用油淬或空冷等方式。冷却冷却后将工件从渗碳炉中取出，去除表面附着的渗碳介质。出炉对渗碳后的工件进行淬火、回火等处理，以提高工件的性能和使用寿命。后处理冷却、出炉与后处理05真空渗碳工艺参数优化温度对渗碳效果的影响温度均匀性保证渗碳温度均匀，避免出现局部过热或渗碳不均现象。过高温度导致异常组织温度过高会导致渗碳层中出现网状、针状等异常组织，降低工件性能。温度升高促进渗碳在一定范围内，温度升高可以加速渗碳过程，使渗碳层深度增加。压力增加促进渗碳在一定范围内，提高渗碳介质的压力可以增加活性碳原子的浓度，从而加快渗碳速度。压力对渗碳速度的影响压力过高导致渗碳层质量下降压力过高会使渗碳层出现气孔、裂纹等缺陷，降低渗碳层质量。压力稳定性保持渗碳过程中压力的稳定性，以确保渗碳层质量的稳定。渗碳时间越长，渗碳层深度越深，但渗碳速度逐渐减小。渗碳时间的影响根据工件的材料、尺寸和渗碳要求，确定合适的渗碳时间。渗碳时间的确定严格控制渗碳时间，避免过长或过短导致渗碳层深度不符合要求。渗碳时间的控制渗碳时间与渗层深度的关系渗碳介质的选择选择适当的渗碳介质，保证渗碳过程中活性碳原子的浓度和稳定性。气氛纯度的要求渗碳气氛中杂质含量应尽可能低，以避免对渗碳层质量产生不良影响。气氛流量的控制合理控制渗碳气氛的流量，以保证渗碳过程的顺利进行和渗碳层质量的稳定。气氛控制对渗碳质量的影响06真空渗碳工艺的应用实例提高齿轮表面的硬度和耐磨性，同时保持心部的韧性和塑性。渗碳齿轮渗碳轴类零件渗碳轴承提高轴的扭转强度和疲劳寿命，满足汽车传动系统的高要求。增强轴承的承载能力和耐久性，适应高转速和重载的工况。在汽车制造业中的应用渗碳叶片增强齿轮箱的承载能力和耐久性，提高齿轮传动的可靠性和精度。渗碳齿轮箱渗碳紧固件提高紧固件的强度和韧性，满足航空航天设备对连接部件的高要求。提高叶片的耐磨性和耐腐蚀性，延长叶片的使用寿命。在航空航天领域的应用提高模具的硬度和耐磨性，延长模具的使用寿命。渗碳模具钢增强塑料模具的表面硬度和抗腐蚀性能，提高模具的成型精度和表面质量。渗碳塑料模具提高压铸模具的耐热性和耐磨性，适应高温高压的压铸工艺。