全新HybridCarb渗碳方法解析

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：典型的RTQ-17型多用炉的装料实例为装炉量2t，渗碳层深度2.5mm。图7-24 再生单元与渗碳炉连接简图图7-25 与RTQ-17炉相连的再生单元图7-26所示为RTQ-17型多用炉的工艺曲线，其温度、碳势及CO值与常规的吸热式气氛渗碳无差异。

将工艺气体催化再生后，再送回热处理炉中，渗碳淬火炉的工艺气体消耗量可节省高达90％，这种渗碳方法即工艺气体消耗近于零的气体渗碳法——HybirdCarb，现已应用于实际热处理生产。

1.常规气体渗碳方法缺点

常规气体渗碳方法应称为换气渗碳，也就是说这种方法要向炉内不断通入一定量的保护气氛，再从排气口排出烧掉。这种方法的缺点：一是保护气氛燃烧导致的热损耗大；二是排气口烧掉的气氛要通入新的保护气补充。

连续换气的载体气一般从炉子的淬火室排除烧掉，这就导致碳的利用率极低。比如由载体气和富化气通入炉内的碳为100g，而实际渗入工件表面的碳只有2g，即2％，也就是说98％的碳流经炉子最后在排气口白白地烧掉了。

2.一种全新的渗碳方法——HybridCarb渗碳法

1）Ipsen公司研发的新的渗碳方法，其工艺特点之一是，保护气氛不会以废气的形式烧掉而是由气氛循环系统将废气经过一个中间调节室（准备室），低碳势气氛在这里通过添加极少量富化气（如天然气）使碳势升高到所需值（降低碳势采用加入空气的方式），再送回加热室内供渗碳使用，如图7-24所示。

2）工业应用及其效果。图7-25所示为RTQ-17型多用炉和再生单元实例。典型的RTQ-17型多用炉的装料实例为装炉量2t，渗碳层深度2.5mm。

图7-24 再生单元与渗碳炉连接简图

图7-25 与RTQ-17炉相连的再生单元

图7-26所示为RTQ-17型多用炉的工艺曲线，其温度、碳势及CO值与常规的吸热式气氛渗碳无差异。32.5h的工艺周期对2.5mm的渗层来说也在正常范围内。

可以看出，尽管在整个工艺过程中长时间没有烧掉的排气，但所处理的工件却无大的差异在32.5h的处理周期中，其中29h无排气，也就是说89％的时间内气氛再生系统都在工作，从而节省了大量的气体。

图7-26 2t的炉料及2.5mm渗层深度打印出的工艺曲线

同时，渗碳结果如表面碳含量、碳浓度梯度、渗碳层深度、有效硬化层深度、表面硬度以及显微组织都与设定值相同。

再生系统最大的优点是省气。在整个32.5h的工艺过程中仅消耗了19.76m3天然气来用于排气阶段的载体气制备以及再生阶段维持炉压；此外消耗了3.9m3天然气来作为富化气用于炉内碳势控制，这样整个工艺周期共消耗了23.66m3的天然气，见表7-74。

表7-74 渗层深2.5mm采用再生法所消耗的天然气

若采用吸热式气氛，则载体气消耗约18.8m3／h，32.5h共消耗611m3的吸热式气氛。制备这些吸热式气氛以及富化气的消耗总共约154.4m3的天然气，也就是说相当于再生法耗量的6倍或者说对这种渗层的渗碳周期，再生法可节约84.7％的工艺气体。

表7-75汇总了不同装炉量、不同硬化层深度的渗碳及光亮淬火工艺的气体消耗数据。从表7-75中可以看出，与吸热式气氛相比，对渗碳来说工艺气体可以节省80％～90％；对于象光亮淬火这样极短的热处理周期，工艺气体也可节省75％左右。

表7-75 在TQ／RTQ-17型炉中不同装炉量、不同工艺的天然气耗量