CN103014595B

CN103014595B - 一种低碳合金钢的渗碳方法

Info

Publication number: CN103014595B
Application number: CN201210577358.1A
Authority: CN
Inventors: 冯树云; 万枝平
Original assignee: JINHU CHANGSHENG POWER MACHINERY ACCESSORY CO Ltd
Current assignee: JINHU CHANGSHENG POWER MACHINERY ACCESSORY CO Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103014595A

Abstract

本发明公开了一种低碳合金钢的渗碳方法，该方法通过高温强渗，同时适当降低扩散的碳势并延长扩散时间，能有效缩短时间，降低能耗，且通过本发明渗碳后的低碳合金钢能满足技术要求。

Description

一种低碳合金钢的渗碳方法

技术领域

本发明涉及一种低碳合金钢的渗碳方法，具体涉及一种高温直淬方法。

背景技术

低碳合金钢一般通过渗碳工艺，以得到高的表面硬度、高的耐磨性和疲劳强度，并保持心部有低碳合金钢淬火后的强韧性，使工件能承受冲击载荷。

为了使金相组织达到规定要求，通常采用中温直接淬火技术对低碳合金钢进行渗碳，但中温渗碳时间长，能耗大，产能偏低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种渗碳时间短、能耗小的渗碳技术。

为了达到上述目的，本发明提供了一种低碳合金钢的渗碳方法，采用多用炉进行渗碳，保护气氛采用甲醇，渗碳介质采用丙烷；包括以下步骤：

（1）准备阶段：将低碳合金钢装入多用炉内；升温，持续通入甲醇；当温度升至890～910℃时，继续通入甲醇，维持10～15min使多用炉内温度分布均匀，同时保持基准气泵流速为80～150mL/min；甲醇的流量为3～5mL/min；

（2）强渗阶段：维持多用炉内温度和基准气泵流速，向多用炉内通入丙烷和甲醇，使多用炉内碳势升至0.89～0.91%C，保持70～75min进行渗碳；甲醇的流量为3～5mL/min；丙烷的流量为6～8mL/min；

（3）扩散阶段：维持甲醇和基准气泵流量，降低多用炉内温度至810～830℃，同时停止通入丙烷；当多用炉内碳势降至0.78～0.83%C时，重新通入丙烷，维持多用炉内碳势和温度，进行扩散15-20min；丙烷的流量为6～8mL/min；

（4）淬火阶段：将低碳合金钢取出淬火，冷却后沥油即得；淬火介质采用淬火油。

其中，步骤（1）中多用炉内温度升至900℃，维持15min使多用炉内温度分布均匀。

步骤（2）中多用炉内碳势升至0.9%C，保持70min进行渗碳。

步骤（3）中多用炉内温度降至820℃，碳势降至0.80%C，进行扩散15min。

多用炉采用BQC-600W密封箱式渗碳氮化炉。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、将高温渗碳替代中温渗碳，可以加快渗碳介质中碳、氢分解裂化，增加渗碳速度，提高生产效率；

2、在后期扩散阶段，降低碳势，使产品表面浓度略降低，同时适当延长扩散时间，能形成较理想的共析层和亚共析层，在淬火时避免产品表面马氏体组织粗大，从而满足技术要求；

3、采用传统中温渗碳工艺，每炉耗电237度，本发明每炉耗电170度，以每天4炉计算，年节电约90000度；同时采用传统工艺渗碳需耗时2.5小时，本发明耗时1.8小时，以每天4炉计算，年节约1000小时；且通过节省时间，每天节省丙烷、甲醇等辅助材料约100元，年可节约开支30000元。通过降低能耗、节省材料，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例一中渗碳后的低碳合金钢的表面金相组织图；

图2为实施例一中渗碳后的低碳合金钢的心部金相组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明低碳合金钢的渗碳方法进行详细说明。

实施例一

（1）准备阶段：

a、开炉前准备：多用炉开启空渗或连续渗碳程序结束后，选择“低碳合金钢高温渗碳直接淬火工艺”和油冷方式，进炉按自动程序完成装炉；

b、一段（升温）：设定温度(900℃)开始升温，通入甲醇(4ml/min)，调整气氛；

c、二段（到温确定）：炉温升至(900℃)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇 (4ml/min)，基准气泵保持(100ml/min)；

d、三段（均温）：设定(10min)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(4ml/min)，基准气泵保持(100ml/min) 。

（2）强渗阶段：

e、四段（碳势确定）：设定碳势(0.9％C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(7mL/min)，甲醇(4ml/min)，使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持，基准气泵(100ml/min);

f、五段（强渗阶段）：炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(70min)，此段温度(900℃)，碳势(0.90％C)，基准气泵(100ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。

（3）扩散阶段：

g、六段（降温降碳势）：设定温度(820℃)，碳势(0.80％C)，仪表控制自动停止通入丙烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(100ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；

h、七段（扩散温度及碳势确定）：设定炉内温度(820℃)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烷(7ml/min)，甲醇( 4ml/min)，基准气泵(100ml/min)；

i、八段（等温扩散）：炉内温度(820℃)，碳势(0.80％C)，在完成设定等待后开始计时(10min)，进行扩散，基准气泵(100ml/min)，丙烷(7mL/min)，甲醇(4ml/min)。

（4）淬火阶段：

j、九段（出炉淬火）：设定出炉，保持炉内温度，碳势、炉压，丙烷及甲醇流量不变的情况下，信号提示后自动打开炉门拉出淬油，冷却(30分钟)后沥油，即得渗碳后的低碳合金钢。

实施例二

（1）准备阶段：

b、一段（升温）：设定温度(890℃)开始升温，通入甲醇(3ml/min)，调整气氛；

c、二段（到温确定）：炉温升至(890℃)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇 (3ml/min)，基准气泵保持(80ml/min)；

d、三段（均温）：设定(5min)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(3ml/min)，基准气泵保持(80ml/min) 。

（2）强渗阶段：

e、四段（碳势确定）：设定碳势(0.91％C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(6mL/min)，甲醇(3ml/min)，使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持，基准气泵(80ml/min);

f、五段（强渗阶段）：炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(70min)，此段温度(890℃)，碳势(0.91％C)，基准气泵(80ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。

（3）扩散阶段：

g、六段（降温降碳势）：设定温度(810℃)，碳势(0.83％C)，仪表控制自动停止通入丙烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(80ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；

h、七段（扩散温度及碳势确定）：设定炉内温度(810℃)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烷(6ml/min)，甲醇( 3ml/min)，基准气泵(80ml/min)；

i、八段（等温扩散）：炉内温度(810℃)，碳势(0.83％C)，在完成设定等待后开始计时(15min)，进行扩散，基准气泵(80ml/min)，丙烷(6mL/min)，甲醇(3ml/min)。

（4）淬火阶段：

实施例三

（1）准备阶段：

b、一段（升温）：设定温度(910℃)开始升温，通入甲醇(5ml/min)，调整气氛；

c、二段（到温确定）：炉温升至(910℃)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇 (5ml/min)，基准气泵保持(120ml/min)；

d、三段（均温）：设定(10min)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(5ml/min)，基准气泵保持(120ml/min) 。

（2）强渗阶段：

e、四段（碳势确定）：设定碳势(0.89％C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(8mL/min)，甲醇(5ml/min)，使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持，基准气泵(120ml/min);

f、五段（强渗阶段）：炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(75min)，此段温度(910℃)，碳势(0.89％C)，基准气泵(120ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。

（3）扩散阶段：

g、六段（降温降碳势）：设定温度(830℃)，碳势(0.78％C)，仪表控制自动停止通入丙烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(80ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；

h、七段（扩散温度及碳势确定）：设定炉内温度(830℃)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烷(8ml/min)，甲醇( 5ml/min)，基准气泵(120ml/min)；

i、八段（等温扩散）：炉内温度(830℃)，碳势(0.78％C)，在完成设定等待后开始计时(12min)，进行扩散，基准气泵(120ml/min)，丙烷(8mL/min)，甲醇(5ml/min)。

（4）淬火阶段：

效果实施例

测量实施例一至3渗碳后的低碳合金钢的硬度均在81-82HRA之间，对其金相组织进行检测，M为3级（标准为1-4级），心部F为2级（标准为1-3级），层深为0.5mm。

从图1和图2可以看出，渗碳后的低碳合金钢表面和心部金相组织均满足渗碳后的标准。

Claims

1.一种低碳合金钢的渗碳方法，采用多用炉进行渗碳，保护气氛采用甲醇，渗碳介质采用丙烷；其特征在于：所述渗碳方法包括以下步骤：

（1）准备阶段：将所述低碳合金钢装入所述多用炉内；升温，持续通入甲醇；当温度升至890～910℃时，继续通入甲醇，维持10～15min使多用炉内温度分布均匀，同时保持基准气泵流速为80～150mL/min；所述甲醇的流量为3～5mL/min；

（2）强渗阶段：维持多用炉内温度和基准气泵流速，向所述多用炉内通入丙烷和甲醇，使多用炉内碳势升至0.9%C，保持70min进行渗碳；所述甲醇的流量为3～5mL/min；所述丙烷的流量为6～8mL/min；

（3）扩散阶段：维持甲醇和基准气泵流量，降低多用炉内温度至810～830℃，同时停止通入丙烷；当多用炉内碳势降至0.8%C时，重新通入丙烷，维持多用炉内碳势和温度，进行扩散15min；所述丙烷的流量为6～8mL/min；

（4）淬火阶段：将所述低碳合金钢取出淬火，冷却后沥油即得；所述淬火介质采用淬火油。

2.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于：所述步骤（1）中多用炉内温度升至900℃，维持15min使多用炉内温度分布均匀。

3.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于：所述多用炉采用BQC-600W密封箱式渗碳氮化炉。