浅述渗碳工艺的发展及其优缺点

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高温渗碳通常在980—1 100℃之间进行，最高渗碳温度受到炉子设备寿命等一些实际因索的限制。高温渗碳的最主要优点是渗碳速度快，节能效果显著。
在高温渗碳的条件下，要严格控制碳势和渗层深度，炉子的气氛必须地自动控制。为了使工件均匀加热和渗碳均匀，还必须设法使炉气快速循环。
在深层渗碳的情况下，高温渗碳的效益更为显著，如9310钢要求渗层深度为4~5 mm，在900℃下，需72 h；而在1 010℃下，只需要16 h即可。
渗碳之后在空气中冷却到室温，然后重新加热到855℃，油淬，190℃回火3h。
真空渗碳，更确切地说是在低于大气压力下的渗碳气氛中进行的渗碳过程。20世纪70年代以来发展了冷壁内热式真空炉，用石墨元件作为加热体，采用石墨纤维毡作为隔热材料，不仅可以进行高温渗碳，而且由于炉子的热容小，设备可以在几分钟内启动和停止，因而能大幅度减少能耗。预热、渗碳和渗后热处理都可以在同一真空炉内进行。图所示是一种典型的真空渗碳工艺，先把表面没有严重覆盖污染物的工件装到夹具上，送入冷态的炉内。然后用机械泵抽气，并把零件加热到渗碳温度。在加热和真空的作用下使工件表面净化后，再通入天然气或其他碳氢化合物气体进行渗碳。
灼热的钢表面对上述反应起催化作用，碳很容易被金属吸收，表面含碳量很快达到饱和奥氏体的碳量。碳的渗入总量则是由渗碳时间决定，而渗碳时间取决于所要求的渗层深度和表面碳浓度。渗碳阶段之后是扩散阶段，在此阶段中应将渗碳气体抽空，渗层中的碳则继续向内扩散，以便取得所要求的碳浓度分布。
在采用冷壁真空炉的条件下，可以在渗碳之后紧接着在同一炉膛内进行渗后热处理。通常在扩散阶段结束时，将氮气通入，并用风扇使工件冷却到A以下，使奥氏体分解，随后在炉内重新加热到正常淬火温度，然后淬火冷却。
另一种真空渗碳工艺是反复交替地进行渗碳和扩散，称为真空脉冲渗碳。渗碳层的浓度及其分布可以通过调节渗碳时间与扩散时间之比进行控制。这种脉冲式真空渗碳工艺除了具有一般真空渗碳的优点之外，还特别适用于一些带有小孔或者盲孔的零件，可改善小孔或者肓孔内壁的渗碳效果。
真空热处理还可以避免内氧化，使渗碳零件的力学性能得到改善。此外，减少环境污染和改善劳动条件也是真空渗碳的优点之一。
直空渗碳的缺点有：设备费用昂贵；碳势控制比较困难；工件表面的位置和方向不同，表面的碳含量和渗层深度都可能有差异。因此在真空渗碳时还必须要有良好的气体循环，才能保证