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工艺温度对渗碳有什么影响?要怎样选定?

提示:

在渗碳介质、渗碳时间相同的条件下,渗碳温度越高,原子扩散速度越快,表面碳浓度也越高,渗入速度增大,渗层的碳浓度和厚度也随之增加,而且渗层中碳的浓度梯度变化较平缓;如果温度太低,效果则相反。其主要原因是:提高渗碳温度,可以显著地提高扩散系数,扩散系数D是温度T的指数函数。当渗碳温度从920℃升高到1000℃时

    在渗碳介质、渗碳时间相同的条件下,渗碳温度越高,原子扩散速度越快,表面碳浓度也越高,渗入速度增大,渗层的碳浓度和厚度也随之增加,而且渗层中碳的浓度梯度变化较平缓;如果温度太低,效果则相反。其主要原因是:提高渗碳温度,可以显著地提高扩散系数,扩散系数D是温度T的指数函数。当渗碳温度从920℃升高到1000℃时扩散系数可提高1.7倍以上,所以提高渗碳温度能提高渗速,缩短渗碳时间,如获得1.5 mm的渗层,930℃需7h,而1000℃只需3h;反之,如果渗碳时间相同,则其渗层深度也必定增大。此外,由于温度越高,碳原子从表面向内部的扩散迁移速度也越高,因而从表及里的碳浓度梯度就必定趋于平缓。
    随着渗碳温度的提高,Fe原子自扩散加剧,使钢件表面脱位原子和空穴数增多,更有利于表面吸收和溶解碳原子。同时,温度升高也增加了奥氏体对碳的溶解度。此外,提高渗碳温度还能降低合金碳化物的稳定性,使碳化物溶解到奥氏体中,碳原子从碳化物中解脱出来成为自由状态,有利于扩散和增加奥氏体的碳浓度。由此可见,提高渗碳温度,不仅能提高渗速、增加渗层深度、减缓浓度梯度的变化,而且也能提高渗层的碳浓度。
    提高渗碳温度虽然有以上好处,但也存在着一些尚待解决的问题。首先,需要解决设备在高温长时间工作方面的问题,目前的常规渗碳炉的最高使用温度为950℃,温度越高,炉子的寿命也越短;其次,要研究适合高温渗碳的钢材,目前所用的渗碳钢在950℃以上长时间加热渗碳,晶粒都会急速长大,导致力学性能恶化,往往渗碳后要增加细化晶粒的正火,甚至有的零件不得不进行双重淬火,工件的变形大,也增加了生产成本。
    综上所述,目前生产上,常规的渗碳工艺温度大都选定为920950℃。950℃以上的高温渗碳尚未推广应用。


(责任编辑: 佚名 )

  • 本文关键字:工艺温度 渗碳 

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