滲碳淬火現(xiàn)場管理
來源： 作者： 發(fā)布時(shí)間：2016-08-25 10:33:59 點(diǎn)擊數(shù)：
本文主要講解：滲碳淬火的工藝流程，滲碳淬火常見缺陷，到積碳如何燃燒，如何定碳，以及爐子的日常保養(yǎng)等。。。
在熱處理實(shí)際生產(chǎn)中，往往由于細(xì)節(jié)的忽略經(jīng)常導(dǎo)致不良品的出現(xiàn)。因此熱處理工作中要認(rèn)真負(fù)責(zé)，將不良品出現(xiàn)的幾率降到最低。
實(shí)際生產(chǎn)中的熱處理流程如下：來料檢驗(yàn)（有無磕碰傷，鐵屑，漏工序）——備料（熱處理工藝卡，可以拼爐的產(chǎn)品）——裝料（選擇正確的裝料方式，主要是從變形方面考慮）——清洗（需要刷涂料的刷涂料防滲，需要螺紋防滲的螺紋防滲）——預(yù)氧化（主要是為了使工件表面活化，提高滲碳速度）——進(jìn)加熱爐（工藝一定要選擇正確）——后清洗——低溫回火。當(dāng)然隨爐試樣也要有的。
滲碳淬火常見工藝缺陷：內(nèi)氧化（IGO）,碳化物超標(biāo)（游離狀碳化物，網(wǎng)狀碳化物），殘余奧氏體超標(biāo)，滲碳淬硬層中貝氏體數(shù)量（NMTP）超標(biāo),晶粒粗大，滲碳層淬火后微裂紋，心部硬度和滲碳深度出現(xiàn)偏差。
內(nèi)氧化：可控氣氛滲碳是建立在水煤氣反應(yīng)之上的，CO+H20——CO2+H2，其中CO2，H2O是有害氣體，在高溫下極易引起某些以固溶形式存在的合金元素的氧化，在氧化過程中，氧吸附于金屬表面然后沿奧氏體晶界向內(nèi)部擴(kuò)散，引起晶界合金元素的氧化。形成內(nèi)氧化的合金元素是從奧氏體化的固溶體中獲得，其結(jié)果是靠近氧化物微粒的奧氏體基體中該合金元素減少，造成淬火后內(nèi)氧化處形成非馬組織，降低了工件表面的殘余壓應(yīng)力，因此在生產(chǎn)中要避免內(nèi)氧化的產(chǎn)生。
1.工件進(jìn)爐前不能有油，水，銹斑。
2.合理裝爐，保證爐溫恢復(fù)快，爐氣恢復(fù)要快，減輕升溫 階段內(nèi)氧化的產(chǎn)生。
3.嚴(yán)格控制滲碳輔料的質(zhì)量。
4.提高淬火溫度和淬火冷卻介質(zhì)冷速減輕非馬的產(chǎn)生。
5.滲碳淬火前10-30min通入5-10%NH3也可減緩非馬的產(chǎn)生
碳化物：碳化物產(chǎn)生主要是由于滲碳碳勢高，擴(kuò)散不好，降溫淬火時(shí)，在尖角和齒頂部位容易析出網(wǎng)狀和斷續(xù)網(wǎng)狀碳化物。一旦析出網(wǎng)狀碳化物返工也很難消除，因此工藝上一定要引起注意。
殘余奧氏體：殘余奧氏體雖然被碳飽和，但硬度很軟，當(dāng)與馬氏體共存時(shí)，會造成滲層硬度的降低。殘奧對滲碳淬火齒輪使用性能的影響在一些局部一直存在學(xué)術(shù)上的爭論。
1.殘奧造成表面硬度下降。
2.殘奧對表面殘余壓應(yīng)力狀態(tài)有影響，殘奧越高，壓應(yīng)力越低。
3.殘奧對疲勞強(qiáng)度的影響（存在爭議）。鋼的合金含量，表面碳濃度，淬火溫度，都直接影響滲碳淬火工件表面組織中的殘余奧氏體含量。
滲碳淬硬層中貝氏體數(shù)量：其本質(zhì)是由于滲層淬透性不夠造成，凡是影響到淬火效果的因素都會影響到滲碳淬硬層中的NMTP的量，在實(shí)際生產(chǎn)中影響因素主要為：
1、工件尺寸，尺寸越大，出現(xiàn)非馬的幾率越高，量也可能大。
2.、冷卻介質(zhì)的冷卻速度，熱油淬火，淬硬層中非馬量增加，嚴(yán)重時(shí)表面會有一定的貝氏體出現(xiàn)。4.鋼件淬透性。滲層中出現(xiàn)高溫轉(zhuǎn)變組織（貝氏體）會直接影響到滲層的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。
晶粒粗大：在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常有粗晶（魂晶）現(xiàn)象，主要是正火處理時(shí)產(chǎn)生的粗晶（魂晶）在滲碳淬火后被遺傳下來（組織遺傳）。粗大晶粒對使用性能有不利影響（脆性增大）。
滲碳層淬火后微裂紋：微裂紋的產(chǎn)生與含糖量，奧氏體晶粒粗大，滲碳過程表面吸H有關(guān)，通過及時(shí)回火可以除H和使部分微裂紋愈合。
心部硬度和滲碳層深度出現(xiàn)偏差：工件滲碳淬火后的心部抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度取決于心部硬度，而心部組織決定了心部硬度，因此心部硬度對齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度有重要影響。
1.心部硬度高，降低了表面殘余壓應(yīng)力，從而降低了工件抗彎曲疲勞能力
2.心部硬度低，在重載作用下，心部會發(fā)生塑性變形，而表面仍舊保持彈性，最終導(dǎo)致表層殘余壓應(yīng)力降低和殘余拉應(yīng)力的增加，這樣就大大降低了彎曲疲勞強(qiáng)度。在重載作用下，由于心部硬度低而不能支撐薄而硬的表面滲碳層而引起壓潰菠蘿。對于任何情況來說，最佳的心部硬度必須依賴滲層深度及其表面質(zhì)量。也就是說心部硬度 高低必須與滲碳有效硬化層深度匹配才能保證服役安全，不發(fā)生早起疲勞失效。
以上是齒輪滲碳淬火缺陷產(chǎn)生原因以及危害總結(jié)
在多用爐齒輪滲碳淬火過程中設(shè)備方面：啟爐（關(guān)于啟爐前的準(zhǔn)備工作在此就不詳細(xì)談了），預(yù)滲（又叫空滲，平碳）。預(yù)滲完成后，將空爐碳勢設(shè)定為0.4-0.6，同時(shí)可以進(jìn)行裝爐。多用爐生產(chǎn)過程中定期燒炭，定碳很重要，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙窖跆筋^的測量真實(shí)值，進(jìn)而直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。
多用爐燒碳黑過程
1、 燒炭操作方法：將爐溫降到820~850℃。
2、 當(dāng)爐溫穩(wěn)定后，打開前門。
3、 關(guān)閉碳勢控制，關(guān)閉甲醇、丙烷截止閥，關(guān)閉氮?dú)饨刂归y，停止后室供氣。
4、 關(guān)閉安全氮?dú)饨刂归y，停止后室供氣。
5、 中門打開50~100mm間隙，保持約2小時(shí)，開始燒碳黑，燒碳黑過程中注意爐溫的變化。（燒碳黑也可以不打開中門，停止后室供氣燒4~8小時(shí)具有更好效果）
6、 燒碳黑完成后，關(guān)閉中門。
7、 打開安全氮?dú)?，流量控制?~5M3/h。
8、 接通“供氣開”按空滲規(guī)程進(jìn)行下一步操作。
說明：當(dāng)爐內(nèi)有大量碳黑沉積時(shí)，會破壞滲碳工藝過程，影響碳勢控制穩(wěn)定性，影響加熱元件的熱傳遞，降低爐內(nèi)元件的使用壽命。如爐內(nèi)出現(xiàn)積碳時(shí)，必須及時(shí)燒掉，建議兩周左右燒一次碳黑，如果積碳黑速度較快，應(yīng)適當(dāng)縮短燒碳黑的周期。定碳方法。
1）將定碳片用鑷子小心夾出，放在清洗瓶中用丙酮充分清洗干凈，隨后用鑷子夾出，用烘干機(jī)充分烘干。隨后用萬分之一天平稱出箔片的初重。箔片重量以1克左右為好，有利于減少測量誤差。注意如果使用電子天平，應(yīng)保證充足的預(yù)熱時(shí)間，以保證測量的準(zhǔn)確性，必要時(shí)應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行標(biāo)定。
2）將鋼箔卷成筒狀放入定碳桿前端的螺旋中，注意不可以太松，防止操作中鋼箔脫落，從定碳孔將鋼箔裝入爐中，保持約30分鐘后將定碳桿從爐中抽出，此時(shí)試樣管的出口排出的爐氣會被點(diǎn)燃，緩慢減小試樣管球閥的開度，直到火苗已經(jīng)很小但仍能保持穩(wěn)定燃燒為止，以防止空氣進(jìn)入，讓鋼箔在試樣管中自然冷卻約5分鐘后，方可取出。必要時(shí)也可以用濕棉紗將試樣管冷卻到不燙手為止。隨后取出定碳片，關(guān)閉取樣管。整個(gè)過程中要防止鋼箔氧化。正常的箔片應(yīng)該為光亮的，如果出現(xiàn)藍(lán)色的氧化色應(yīng)重做。
注意定碳時(shí)鋼箔需要在爐內(nèi)保持足夠長的時(shí)間后再取出，以保證滲透，同時(shí)應(yīng)注意檢查一下氧探頭吹掃周期，定碳期間氧探頭不能吹掃，必要時(shí)可以考慮臨時(shí)關(guān)閉吹掃功能，從而確保測量準(zhǔn)確。
3）一般情況下將滲碳后的鋼箔用脫脂棉仔細(xì)擦干凈即可，可以不進(jìn)行清洗。必要時(shí)重新用丙酮清洗烘干，隨后稱出鋼箔末重。
4）碳勢的計(jì)算公式為：
5）隨后根據(jù)計(jì)算好的碳勢在2604儀表中進(jìn)行修正即可。
注意：整個(gè)操作過程中都要保持鋼箔的清潔，不允許用手或其它不干凈的東西接觸。
吹掃氣管路氣密性差的影響：
1） 每次實(shí)際通入的吹掃氣流量不足，探頭容易積碳黑
2）在吹掃過程之外的大部分時(shí)間，爐氣會一直從氧探頭吹掃通道溢出，在氧探頭內(nèi)管和外壁之間的低溫區(qū)段，非常容易被碳黑和油煙堵塞，特別是在升溫段，產(chǎn)生大量油煙
多用爐日常保養(yǎng)：
1、 后室循環(huán)風(fēng)扇密封油杯應(yīng)及時(shí)添加密封油，周期參見潤滑表。
2、 后室循環(huán)風(fēng)扇油自冷系統(tǒng)油量指示維持在100~120之間，如果不足及時(shí)添加。
3、 前室和后室循環(huán)風(fēng)扇電機(jī)及油攪拌電機(jī)每二個(gè)月重新添加潤滑脂。
4、 經(jīng)常檢查油冷卻管路，應(yīng)定期清理油過濾器中的過濾網(wǎng)。在清理前注意首先關(guān)掉MP270中的“油冷卻” 及“油循環(huán)”，關(guān)閉過濾器進(jìn)出口的手閥，并注意關(guān)掉控制柜內(nèi)的“25Q1”空開，防止因前室超溫造成油冷卻泵自動運(yùn)行。
5、 經(jīng)常檢查前門密封，必要時(shí)更換盤根。前門漏氣一般處理方法：反復(fù)關(guān)閉打開前門，檢查前門盤根上的壓痕，在壓不嚴(yán)的盤根下面墊上適量的纖維棉，壓實(shí)后反復(fù)關(guān)前門，繼續(xù)檢查，直到四外壓痕均勻?yàn)橹埂Ｇ伴T密封以淬火時(shí)基本不冒煙為準(zhǔn)。
每隔一定時(shí)間應(yīng)停爐對后室保溫、馬弗、碳化硅導(dǎo)軌、循環(huán)風(fēng)扇、等
1、 進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。同時(shí)應(yīng)定期檢查升降臺、推拉鏈、前門以及中門運(yùn)行是否平穩(wěn)。
2、 控制柜冷卻空調(diào)及冷卻風(fēng)扇的濾網(wǎng)每周要定期清理。
3、 淬火油槽的油位應(yīng)經(jīng)常檢查。油量不足及時(shí)添加。
4、 應(yīng)經(jīng)常觀察爐內(nèi)三只熱電偶（主控溫、超溫報(bào)警偶、低于安全溫度報(bào)警偶）的示值，在溫度穩(wěn)定一段時(shí)間后，比如兩個(gè)小時(shí)，三只熱電偶的溫度應(yīng)基本接近，如果某一支示值偏差太大，應(yīng)予以注意，并及時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)。
5、 設(shè)備運(yùn)行超過半年后如果停爐到室溫，再次升溫之前應(yīng)該考慮對全部加熱元件進(jìn)行清理，去除上面積存的氧化物粉末以及灰塵，并將全部輻射管掉轉(zhuǎn)180℃，以防止向一個(gè)方向過度彎曲，影響使用壽命。停電故障處理。
1） 停電后安全氮?dú)忾y會自動打開，如果能確定很快來電，同時(shí)氮?dú)夤?yīng)充足，一般在保證爐壓的情況下盡量將氮?dú)饬髁空{(diào)小一點(diǎn)，以減少對爐內(nèi)氣氛的影響。
2） 工件在后室根據(jù)裝爐時(shí)間以及爐體上各限位的指示，檢查爐內(nèi)當(dāng)前料盤位置，檢查爐內(nèi)推拉鏈、升降臺、中門的具體位置。
3） 如果，在氮?dú)夤?yīng)充足的情況下，隨爐冷卻，等待供電恢復(fù)。如果停電初期出現(xiàn)廢氣火焰熄滅，應(yīng)及時(shí)用火把點(diǎn)燃，以減少爐內(nèi)有毒氣體的排放到空氣中，直到爐內(nèi)可燃?xì)怏w燒凈后自動熄滅。
4） 如果工件在油池中淬火，在氮?dú)夤?yīng)充足的情況下，隨爐冷卻，等待供電恢復(fù)。一般情況下，禁止過早打開前門，防止因淬火油的局部超溫與空氣接觸后引起燃燒。
5） 如果爐子正在進(jìn)料過程中，在中門位置，建議用手動方式將工件推到后室或者拉回前室，關(guān)好中門（注意關(guān)中門時(shí)，應(yīng)緩慢下降，以減少前室出現(xiàn)負(fù)壓的可能性），等待供電恢復(fù)。操作過程中通以大流量氮?dú)猓跃S持爐壓。