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馬文斌1, 李峰2fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
( 1. 中國第一重型機械集團公司軋輥電站事業部助理工程師, 黑龍江富拉爾基161042; 2. 中國第一重型機械集團公司軋輥電站事業部工程師, 黑龍江富拉爾基161042)fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
摘要: 通過理論分析, 以及實際生產過程中的經驗, 總結歸納出氣體氮化成功的幾大要點, 即溫度、分解率、爐壓、時間。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
關鍵詞: 氮化; 溫度; 氨分解率; 爐壓fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
中圖分類號: TG156.8+2 文獻標識碼: B 文章編號: 1673- 3355 ( 2008) 03- 0025- 02fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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氣體滲氮(包括滲氮和氮碳共滲)以其理論淺顯易懂、實際操作簡單而得以推廣應用。滲氮工藝對材料的適用面非常廣, 一般的鋼鐵材料均可進行滲氮處理。它能提高工件的表面硬度, 使其耐磨、抗疲勞性能優良, 同時還能抵抗大氣和水的腐蝕。氣體滲氮現主要采用井式電爐加熱, 氨氣作為滲氮介質, 優點是設備維修、維護容易,工藝操作簡單宜于調整。氨分解率的測定多采用玻璃制的氨分解率測定儀為主(有的采用電子氫含量測定儀), 這樣測定數據安全可靠, 而電子氫含量測定儀會隨著設備的老化而偏差極大。氮化爐內壓強一般采用U形管或膜盒壓力表測定。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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1 原熱處理工藝及結果fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
以氣體滲氮為例說明。原氮化工藝是: 510℃, 氨分解率18%～40%, 時間長短視氮化層深而定, 一般按0.01 mm/h計算即可, 爐內壓強不做具體規定, 氮化階段結束后罐冷至100 ℃以下出爐。這樣的工藝在實際生產執行時, 爐內始終保持在微正壓狀態下。而這樣的工藝無論對小爐子(!600mm×1 200mm)或是大爐子("1 600mm×2 500mm或×5 000 mm)均相同, 并且也沒有考慮爐子的裝爐量多少的影響。因此而造成的結果是: 小爐子生產出的產品均合格,包括硬度的均一性以及工件顏色; 大爐子在裝爐量比較小的情況下均合格, 而裝爐量大時, 靠近爐底的工件顏色及硬度均可以, 裝在爐子中、上方的工件顏色比較亮,硬度嚴重不均。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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2 原因分析fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
對于原熱處理工藝進行分析, 其溫度、分解率、時間均沒有不適合, 進而再觀察結果, 得出其原因是主要與爐壓有關。小爐子, 由于爐子小, 裝爐量大小對爐壓影響不是非常大, 氮化后的效果基本都可以。對于大爐子, 在裝爐量不大時, 氨氣主要在爐底部進入罐內, 這樣氣體能立即與工件反應。而裝爐量很大時, 由于爐內壓強是微正壓, 在爐內中、上方的工件均沒有時間與氣體充分接觸,在這種情況下, 氣體僅是在工件上“路過”, 氣體分子對表面的沖擊力不大, 基本沒有產生壓力, 根本沒有時間與之化合, 其造成的結果必然是從下而上工件顏色依次減弱、硬度依次減少、層深依次減小, 最終導致工件氮化不合格。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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3 新工藝制定及實施fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
基于以上原因及其分析, 氣體氮化成功的關鍵在于爐壓, 即爐內氣體的壓強。通過生產實踐表明, 無論大爐子還是小爐子, 也無論裝爐量多少, 只要保證爐內氣體壓強在一個適當的范圍,就完全能保證氣體氮化成功。新工藝是這樣制定的: 510 ℃ ; 氨分解率18%～40%; 時間長短視氮化層深而定, 一般按0.01 mm/h計算即可; 爐內壓強始終保持在5 kPa左右(爐內壓強用膜盒壓力表測定); 氮化階段結束后罐冷至100 ℃以下出爐。這樣的工藝與原來的相比, 雖然只增加了爐內壓強一項, 但這樣能使爐內的氣體與工件充分接觸, 有充足反應時間, 避免了僅僅是“路過”的現象, 當然同時還要控制好爐溫和氨分解率。通過此工藝, 結果是工件顏色均一、硬度均一、層深均一。這樣的工藝在執行時從來沒有出現過返修品, 進而用生產實踐證明了工藝的正確性。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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4 工藝的推廣fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
氣體氮化的工藝, 即控制其溫度、爐壓、分解率、時間, 對于氣體氮碳共滲(軟氮化)也同樣適用。這樣的工藝推廣到!3 500 mm×1 500 mm的爐子上, 實踐表明, 其效果也非常好, 并且采用這樣的工藝, 完全可以省去"3 500 mm×1 500mm爐子爐蓋上的風機。在軟氮化時, 采用控制其溫度、時間、爐壓, 對于其軟氮化的效果也是極其理想的, 爐內壓強一般在12 kPa左右。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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5 結語fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
通過在生產中的摸索, 歸納總結出來的氣體氮化工藝, 從而再作用于生產, 指導生產。氣體氮化時, 溫度、時間很好控制, 關鍵在于氨分解率和爐壓, 要在保證爐壓的基礎上, 控制好分解率。在氨通量不變的情況下, 提高爐壓, 分解率隨之上升, 因此要加大氨通量才能保證分解率。fRW熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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