选择渗碳工艺的条件_传统周期式气体渗碳与真空渗碳及离子渗碳的比较
渗碳的名词解释
渗碳的名词解释渗碳是一种金属加工工艺，主要应用于钢铁材料的硬化和强化，以提高材料的力学性能。
渗碳工艺的目的是通过在钢铁材料表面浸渍碳元素，使其在表面形成一层高碳含量的硬质层，从而增加材料的硬度和耐磨性。
渗碳工艺最早起源于古代冶金技术，古人在钢铁制作过程中发现了渗碳的好处。
渗碳的原理是利用碳元素的亲和力，让其在材料表面渗透进入晶格结构中，并与铁原子形成固溶体。
通过加热和控制温度、时间等参数，可以使渗碳层的厚度和碳含量达到一定的要求。
渗碳工艺主要有几种方法：气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳。
气体渗碳是最常见的方法，它是通过在特定温度下将碳气体与材料表面接触，使碳元素渗入材料中。
液体渗碳则是将包含碳元素的溶液浸泡或喷涂在材料表面，并在高温条件下进行处理。
固体渗碳则是将预先制备好的碳质物质覆盖在材料表面，通过高温处理使碳渗入材料中。
渗碳工艺的应用广泛，特别是在汽车、航空航天、机械制造等领域中。
在汽车制造过程中，发动机零部件如曲轴、凸轮轴、齿轮等需要具备较高的硬度和耐磨性，以保证发动机的可靠性和寿命。
渗碳工艺可以在材料表面形成一层硬质层，提高这些关键部件的性能。
在航空航天领域，渗碳工艺同样得到广泛应用。
航空发动机叶片、涡轮等高温部件需要具备较高的热稳定性和耐烧蚀性能，而渗碳工艺可以为这些部件提供一定的保护。
除了提高材料的力学性能外，渗碳还可以改善材料的耐腐蚀性能。
由于渗碳层的形成，使得材料表面形成一层致密的氧化物膜，减缓了氧和腐蚀介质对材料的作用，从而延长了材料的使用寿命。
然而，渗碳也存在一些问题和限制。
首先是渗碳工艺对材料的要求相对较高，只有一些特定的钢铁材料才适用于渗碳处理。
其次，渗碳层的形成需要较长的处理时间，特别是对于较厚的渗碳层，处理时间更长。
此外，渗碳过程中材料内部会产生应力，可能会导致变形和破裂，因此处理过程需要严格控制。
总之，渗碳是一种重要的金属加工工艺，可以通过在材料表面形成一层高碳含量的硬质层，提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。
真空渗碳热处理工艺流程
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渗碳
气体渗碳气体渗碳是比较完善和经济的渗碳方法，它的主要优点如下：①它不需要渗碳箱，零件直接加热，生产周期较短。
②易于控制渗碳气氛，产品质量较稳定。
③便于直接淬火，便于实现自动化。
④周围环境清洁，大大减轻劳动强度。
但是，气体渗碳一般需要专门的设备，因而影响了普遍推广使用。
气体渗碳所采用的炉子，一般有连续式无马弗炉和井式炉。
一般中，小批量生产的工厂，大都采用井式渗碳炉进行气体渗碳。
渗薄时，把零件装于用耐热钢诸如此类料筐内。
放入炉膛中，密封加热，然后输入氢把有机液体(煤油、苯、酒精、丙酮等)滴入炉内。
滴入剂的种类很短而以煤油应用得最广泛，因价格便宜，来源充分，且有很强的渗碳能力，可满足渗碳要求。
(一) 气体渗碳的基本原理煤油滴入渗碳炉后，经过高温热裂分解一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，氧(O2)，氢(H2)和饱和碳氢化合物(CnH2n+2)及不饱和碳氢合化物(CnH2n)等多种混合气体。
气体渗碳主要利用其中一氧化碳，饱和的碳氢化合物和不饱和的碳氢化合物，靠这些气体在渗碳温度分解得到原子状态的碳而产生渗碳作用。
2CO —→CO2 + [C]CnH2n+2 —→(n+1)H2 + n[C]一氧化碳在高温渗碳时，其分解速度较慢，分解与吸收基本平衡，因此，一般没有过剩碳沉积，而不饱和碳氢化合物，渗碳开始时会猛烈地析出碳，形成一层碳黑，附于零件表面，阻止渗碳的进行。
所以，渗碳气体中不饱和碳氢化合物含量应控制低些。
(二) 气体渗碳工艺及操作⒈装炉：把零件与相同钢材的试样一起置于渗碳料筐中，零件之间应留5—10mm 间隙，空炉加热(封闭炉盖)至920—940℃时将渗碳料筐迅速吊入炉膛中，扳紧螺母以压紧炉盖，开大甲醇滴量，打开废气孔排气，并启动风扇马达。
⒉升温：工件装炉后立即开始升温，此时炉温下降较多，(约800—850℃)，而工件的温度更低。
此时不宜滴入大量的渗碳剂(因炉温低，不能充分裂解，而且工件温度低不能吸碳，滴入的渗碳剂将会形成大量的碳黑附于工件表面，影响随后渗碳正常进行)。
渗碳处理国标
渗碳处理国标全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：渗碳处理是一种常用的表面处理工艺，通过在金属表面加热处理时在表面形成碳化层，从而提高金属的硬度、耐磨性和耐蚀性。
渗碳处理可以应用于各种金属材料，如钢铁、铜、铝等，广泛应用于机械制造、汽车工业、船舶制造等领域。
渗碳处理国标是对渗碳处理技术的规范和标准，旨在保证产品质量，提高生产效率，确保人身安全和环境保护。
国家标准化管理委员会制定了一系列关于渗碳处理的国家标准，以指导企业和个人在渗碳处理过程中的技术要求和操作规程。
国家标准对渗碳处理的工艺参数做出了明确规定，包括渗碳温度、渗碳时间、碳化剂种类、工艺气氛和表面处理后的工艺。
这些参数的严格控制可以确保渗碳层的厚度均匀、结构致密，提高金属材料的性能和使用寿命。
国家标准要求对渗碳处理设备和设施进行定期检测和维护，以确保设备的正常运行和产品质量的稳定。
对于渗碳处理工艺中使用的碳化剂和助熔剂，也有相应的质量要求，必须符合国家标准的规定。
国家标准还对渗碳处理中的安全生产和环保要求做出了规定。
在渗碳处理过程中，需要对工作人员进行安全培训，提高其安全意识和操作技能，减少事故发生的可能性。
对渗碳处理过程中产生的废气、废水和废渣要进行有效处理，确保不对环境造成污染。
渗碳处理国标的制定和执行，可以提高渗碳处理技术的规范化和标准化水平，促进行业的健康发展，保障产品质量和人身安全，实现节能减排和可持续发展。
企业和个人在进行渗碳处理过程中，应严格遵守国家标准的要求，确保生产操作的合法性和规范性，为行业的发展做出积极贡献。
【2000字】第二篇示例：渗碳处理是一种提高金属表面硬度和耐磨性的热处理工艺，主要应用于各种金属制品的表面加工。
为了规范和统一渗碳处理的技术要求及工艺流程，中国自主制定了《渗碳处理国家标准》（GB/T 18932-2003），以下将对该标准进行详细介绍。
渗碳处理国家标准的适用范围包括了碳化处理、渗氮处理和碳氮共渗处理三种方法的金属工件。
各种渗碳方法比较
渗碳反应：Fe + 2 CO = Fe(C)+ CO2（5）
氮化反应：Fe + N = Fe(N)（6）
B、随温度增加碳浓度增加而氮浓度减少。一般液体渗碳温度较高。所以渗碳反应为主体。
C、钢箔试验：（1）能反复弯曲，碳含量0.1%左右，无渗碳能力（2）可弯曲，一定角度折断，碳含量0.3-0.5%，渗碳能力降低，需补充剂。（3）马上折断，碳含量0.5%以上，渗碳能力良好。
2、处理温度约以700℃为界，此温度以下以氮化为主，渗碳为辅，700℃以上则渗碳为主，氮化为辅。
3、滲碳劑主成分：NaCN,添加NaCl、NaCO3、BaCl2(减轻NaCN氧化、挥发、劣化，BaCl2促进渗碳)
4、处理的零件200-500℃预热处理:A:减少温度降低和热应变B:蒸发附着水分，防止爆炸。
4、去除煤烟（soot）即burnout
5、煤气调整作业（seasoning）
A、主要反应式：2CO=〔C〕+CO2（1）
CO+H2=〔C〕+H2O（2）
CH4=〔C〕+2H2（3）
B、渗碳期间的碳势控制：CH4+CO2=2CO+2H2（4）CH4+H2O=CO+3H2（5）
C、控制炉气中CO2或H2O量控制渗碳的碳势，添加CH4、C3H8、C4H10控制炉气中的CO2和H2。
气体渗碳法（gas carburizing）
1、将碳化气体（C4H10，C3H8，CH4等）和空气相混合后，通过1000～1100℃Ni触媒,使碳化氢和空气反应生成吸热型控制炉气即变成气体（ConvertedGas）。（输送气体+增碳气体）
渗碳——精选推荐
渗碳⽓体渗碳⽓体渗碳是⽐较完善和经济的渗碳⽅法，它的主要优点如下：①它不需要渗碳箱，零件直接加热，⽣产周期较短。
②易于控制渗碳⽓氛，产品质量较稳定。
③便于直接淬⽕，便于实现⾃动化。
④周围环境清洁，⼤⼤减轻劳动强度。
但是，⽓体渗碳⼀般需要专门的设备，因⽽影响了普遍推⼴使⽤。
⽓体渗碳所采⽤的炉⼦，⼀般有连续式⽆马弗炉和井式炉。
⼀般中，⼩批量⽣产的⼯⼚，⼤都采⽤井式渗碳炉进⾏⽓体渗碳。
渗薄时，把零件装于⽤耐热钢诸如此类料筐内。
放⼊炉膛中，密封加热，然后输⼊氢把有机液体(煤油、苯、酒精、丙酮等)滴⼊炉内。
滴⼊剂的种类很短⽽以煤油应⽤得最⼴泛，因价格便宜，来源充分，且有很强的渗碳能⼒，可满⾜渗碳要求。
(⼀) ⽓体渗碳的基本原理煤油滴⼊渗碳炉后，经过⾼温热裂分解⼀氧化碳(CO)，⼆氧化碳(CO2)，氧(O2)，氢(H2)和饱和碳氢化合物(CnH2n+2)及不饱和碳氢合化物(CnH2n)等多种混合⽓体。
⽓体渗碳主要利⽤其中⼀氧化碳，饱和的碳氢化合物和不饱和的碳氢化合物，靠这些⽓体在渗碳温度分解得到原⼦状态的碳⽽产⽣渗碳作⽤。
2CO —→CO2 + [C]CnH2n+2 —→(n+1)H2 + n[C]⼀氧化碳在⾼温渗碳时，其分解速度较慢，分解与吸收基本平衡，因此，⼀般没有过剩碳沉积，⽽不饱和碳氢化合物，渗碳开始时会猛烈地析出碳，形成⼀层碳⿊，附于零件表⾯，阻⽌渗碳的进⾏。
所以，渗碳⽓体中不饱和碳氢化合物含量应控制低些。
(⼆) ⽓体渗碳⼯艺及操作⒈装炉：把零件与相同钢材的试样⼀起置于渗碳料筐中，零件之间应留5—10mm 间隙，空炉加热(封闭炉盖)⾄920—940℃时将渗碳料筐迅速吊⼊炉膛中，扳紧螺母以压紧炉盖，开⼤甲醇滴量，打开废⽓孔排⽓，并启动风扇马达。
⒉升温：⼯件装炉后⽴即开始升温，此时炉温下降较多，(约800—850℃)，⽽⼯件的温度更低。
此时不宜滴⼊⼤量的渗碳剂(因炉温低，不能充分裂解，⽽且⼯件温度低不能吸碳，滴⼊的渗碳剂将会形成⼤量的碳⿊附于⼯件表⾯，影响随后渗碳正常进⾏)。
热处理节能新工艺
热处理节能新工艺01采用高效节能的热处理工艺1)如果把渗碳温度从930℃提高到1050℃，可以减少40%的工艺周期，例如在真空炉中低压渗碳工艺，在1050℃进行渗碳。
2)用氮碳共渗等代替渗氮和碳氮共渗，可把工艺温度从850～930℃降到550～580℃；代替一般气体渗氮，可把渗氮时间从30～70h减少到2～3h。
3)以碳氮共渗代替薄层渗碳。
处理温度可以由930℃降至850℃；当渗层深度在1mm以下时，碳氮共渗比渗碳时间能缩短30%；并由于加热温度低、时间短，因此工件淬火后变形小。
4)乙炔低压渗碳技术，渗碳速度快，节能；原料气消耗低，排放小，可实现高温渗碳，达到缩短工艺周期，节能的目的。
02缩短加热时间工艺1)零保温淬火按传统热处理工艺，保温时间≥总加热时间的1/2或1/3。
对于达到薄件尺寸的碳素钢和低合金结构钢，加热温度在Ac1或Ac3以上时可采用零保温淬火工艺。
实践证明，35Cr、45Cr和42CrMo等调质钢采用零保温淬火工艺，均能达到装机服役条件。
与传统的保温淬火工艺相比，省去了工件透烧和奥氏体均匀化所需要的时间，可降低20%～30%能耗。
例如，某传动轴材料45钢，传统热处理工艺为：840℃×60min淬火，600℃×120min回火，硬度215～245HBW。
在试验的基础上，确定该传动轴采用(870±10)℃×0min淬火及(680±10)℃×0min回火的“零保温”调质工艺。
经检验，淬火后得到细小的板条状马氏体组织，回火后显微组织为细的回火索氏体，硬度215～235HBW，完全满足其技术要求，使用效果良好。
2)不均匀奥氏体加热淬火。
钢件加热到奥氏体状态，使碳化物充分溶解奥氏体达到均匀化需要较长时间，但奥氏体未达到均匀化即实行淬火并不影响其淬火、回火后的性能。
03采用表面、局部加热替代整体加热方法表面加热淬火方法是以感应、火焰、激光等加热工件表面，然后靠喷液、浸液、自冷方式使钢件淬硬。
零部件渗碳工艺
零部件渗碳工艺
零部件渗碳工艺是一种重要的热处理技术，可以提高零部件的表面硬度、耐磨性、抗腐蚀性和疲劳寿命。
其原理是将零部件放入一定的工作介质中，通过高温和化学反应使表面形成一层具有高碳含量的硬质层，从而提高零部件的性能。
零部件渗碳工艺可以分为气体渗碳和液体渗碳两种。
气体渗碳是将零部件放入高温的气体环境中，通过气体中的碳化物与零部件表面的铁原子反应形成硬质层。
液体渗碳是将零部件放入含有碳源的液体中，通过液体中的碳与零部件表面的铁原子反应形成硬质层。
零部件渗碳工艺具有许多优点，如可以在不改变零部件内部结构的情况下提高表面性能；可以在大批量生产中实现自动化；可以使零部件表面硬度均匀，提高加工精度等。
但也存在一些缺点，如渗碳时间较长，工艺复杂，成本较高等。
总之，零部件渗碳工艺是一种重要的热处理技术，对提高零部件性能和生产效率有着重要的意义。
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第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
机械零件深层渗碳工艺的优化
内燃机与配件1绪论深层渗碳作为一种应用广泛的表面热处理技术，具有改善金属材料的性能，延长机械零部件使用寿命，提高机械零件耐磨性、抗冲击性等使用性能。
所以，在工程作业中对关键零部件进行渗碳处理是必不可少的工艺。
2深层渗碳零件选择与工艺分析2.1重载齿轮渗碳淬火热处理工艺概述渗碳重载齿轮材料按承载能力可分为：一般承载能力用渗碳钢和高承载能力用渗碳钢；按淬透性可分为：低、中、高淬透性渗碳钢。
重载齿轮的渗碳淬火热处理工艺包括：预备热处理、渗碳淬火、回火和喷丸强化等过程。
通常技术要求为表面硬度、心部硬度、硬化层深度、表面含碳量、显微组织和畸变等。
2.2重载齿轮深层渗碳工艺分析为了增加齿轮的有效硬化层深度，应将渗碳处理时的温度控制在880~900℃，加速渗碳介质的分解使碳溶解在奥氏体，有效提高渗碳层的深度。
在渗碳处理前，我们需要把温度升高到500℃来除去渗碳件表面残留的油脂类污垢，降低齿轮表面因高温氧化而脱碳并且减少其表面非马氏体组织的形成。
之后，将温度升高到800℃，我们将这一过程称为透烧，其目的是为了降低加热过程工件的热应力，减少齿轮形变并为高温加热做准备。
渗碳后对工件进行淬火是必要环节，而淬火温度的高低也会对材料组织性能产生直接作用。
我们将淬火温度一般定为810℃，淬火油温保持在60℃，这样才能获得性能良好且不易形变和开裂的工件。
在选取淬火冷却介质时，我们应选择高温时冷却速度快，低温时冷却速度慢的介质，这样能保证不因热应力而引起工件变形。
丙酮在渗碳过程中能分解大量的碳和气体，使炉内碳势升高，加快炉内气氛与工件表层碳原子的转换，使表层渗碳速度加快。
3深层渗碳工艺优化3.1深层渗碳前期准备及注意事项3.1.1渗碳钢的选择渗碳钢的碳含量通常为0.1~0.25%，例如15，20钢，因为它的心部具有淬火回火后足够的延展性和韧性。
重负载零件的碳含量0.30~0.25%，提高心部的强度，高碳钢一般不需要渗碳。
对受载重、截面大的零件，需采用12Cr2Ni4、20Cr 、18GrNiW 、18GrMnTi 等合金渗碳钢，此类低碳合金钢有着较好的淬透性，能够让心部强度加大，以满足各类服役条件。