可控氣氛滲碳內(nèi)氧化問題分析及預(yù)防措施 （1）高的滲碳溫度 提高滲碳溫度，降低滲碳工藝時間，是控制內(nèi)氧化的有效方法。20CrMnTi鋼滲碳溫度可以到930℃。 對于多用爐和井式爐，如果爐子保溫性能特別好的，淺層滲碳（滲層深度≤0.6mm）時提高滲碳溫度并不能降低滲碳過程時間，因為提高滲碳溫度會增加升溫和降溫時間，特別是降溫時間會大幅增加。一個智能滲碳模擬控制軟件是必要的，它可以模擬出整個滲碳過程，從而編制出最合理的滲碳工藝。 對于推桿式連續(xù)爐，提高強滲和擴散區(qū)溫度，縮短節(jié)拍，可以有效降低內(nèi)氧化。不過需兼顧降溫區(qū)零件要降到淬火溫度并均溫。 （2）高碳勢 爐內(nèi)氣氛碳勢和氧分壓成反比關(guān)系，碳勢越高則氧分壓越低。高的碳勢會大大降低內(nèi)氧化的動力。編制工藝時，無論是升溫階段還是強滲階段，都應(yīng)該盡量采用高碳勢。高碳勢同樣可以縮短工藝時間，也可以降低內(nèi)氧化。有一個溫度碳勢炭黑析出點曲線，將強滲碳勢設(shè)置到炭黑析出點的95%，既可以保證高碳勢，又可以保證不會析出嚴重積碳。智能滲碳模擬控制軟件，可以自動控制在不同滲碳溫度下以最高碳勢滲碳。 （3）強滲擴散時間比例 對于多用爐和井式爐，應(yīng)降低擴散時間在工藝過程中所占比例。對于滲層要求低于0.6mm的，可以不需要擴散階段，直接從降溫開始降碳勢擴散。強滲擴散時間比例的調(diào)整，要保證滲碳后零件從表面到心部碳濃度梯度曲線，既不要下降太陡，又不要出現(xiàn)次表面碳濃度高于表面碳濃度。下降太陡，說明擴散時間過長，工藝時間還可以縮短。次表面碳濃度高于表面碳濃度，說明擴散時間不夠，淬火后表面應(yīng)力會呈現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)，從而降低疲勞壽命。 對于推桿式連續(xù)爐，由于分區(qū)無法改變，這個比例調(diào)整的可能性很小。 （4）高的淬火溫度 高的淬火溫度，既可以提高過淬火的過冷度，提高零件淬透深度，降低“非馬組織”的產(chǎn)生，又可以縮短降溫時間，起到降低內(nèi)氧化的作用。 熱處理設(shè)備的保證 （1）良好的密封性 設(shè)備的密封性差會在滲碳處理過程中帶入過多的氧氣，對內(nèi)氧化影響很大。應(yīng)每3個月對設(shè)備進行一次檢漏并最大限度地堵住漏點。密封性不好還會降低爐壓，延長工藝時間，從而加重內(nèi)氧化。 （2）開爐門充安全氮氣 大多數(shù)多用爐，都設(shè)置了開爐門（所有爐門）充安全氮氣的功能，以抵御開爐門時爐內(nèi)產(chǎn)生負壓而吸入過多的氧氣發(fā)生爆炸的危險。但是開爐門充氮氣功能，很多設(shè)備廠家都設(shè)置成只對淬火室充氮氣，而不對加熱室充氮氣，導(dǎo)致加熱室不能及時抵御負壓的產(chǎn)生而吸入大量氧氣，同時吸入的氧氣也不能及時排出。因此，要嚴格控制內(nèi)氧化，就要控制加熱室氧氣的吸入量，開爐門充氮氣的管路應(yīng)改到加熱室，或加熱室和淬火室同時充氮氣。設(shè)置一個甲醇旁路，開爐門充氮氣的同時，打開甲醇旁路向加熱室追加甲醇，更有利于加熱室爐壓的快速恢復(fù)和氧氣的快速排出。 （3）通入氨氣 滲碳末期通入氨氣，提高零件表面淬透性，可以減少“非馬組織”。氨氣需進行純化處理，以除去氨氣中的水分。 （4）關(guān)閉平衡空氣 甲醇滴注氣氛、氮甲醇氣氛和吸熱式氣氛滲碳設(shè)備，都設(shè)有平衡空氣。滲碳處理過程全程關(guān)閉平衡空氣，可以減少內(nèi)氧化。另外，關(guān)閉平衡空氣，還可以減少富化氣的用量，降低爐內(nèi)積碳。 結(jié)束語 1）內(nèi)氧化是由可控氣氛滲碳時介質(zhì)中的氧與工件表面反應(yīng)、吸附、擴散等過程而形成的，主要受滲碳氣氛、合金元素和氧分壓等因素影響。 2）在材料一定的情況下，改善內(nèi)氧化和“非馬組織”最有效的途徑是減少氧氣的攝入量和縮短工藝時間，具體從以下方面考慮： ①采用親氧能力弱的合金元素鋼。 ②保證原輔材料純度。 ③可控氣氛滿足要求。 ④提高爐壓。 ⑤選擇合理的熱處理工藝。 ⑥熱處理設(shè)備的保證。 ⑦合適的淬火冷卻方式。 ⑧后處理。