Z．前言随着产品的不断更新换代，对零件渗碳的要求越来越高。目前国内现行渗碳工艺工要是两大 类：一是吸热式气氛；二是以煤油为主的滴注式气氛。吸热式气氛比较成熟，但需要高质量的石油 液化气，且设备复杂，一次性投资较大。煤油单液渗碳虽简单。但工艺陈旧。炉气不可控。目前国 内许多厂家都还是采用斧式炉滴注煤油渗碳。如将现有设备稍加改造，配以气氛控制装置，使之成 为可控气氛渗碳炉，是投资少、见效快和提高渗碳技术水平的最佳途径之一。我公司第二装配厂热 处理车间承担大小拖拉机齿轮油泵中啥合齿轮的渗碳。该齿轮渗碳后对组织、性能及变形均有严格 要求，原采用滴煤油渗碳，因碳势无法控制，产品质量波动大，且为了改善组织状况，空冷后尚需 重新加热淬火，导致零件脱碳、变形。针对上述情况，要求解决煤油渗碳时炉气碳势控制问题，以 提高渗碳零件质量显得尤为迫切。2设备及测试仪器试验采用的设备是RQ－35－gZ并式渗碳 炉，HL－348多用周期炉，RQ－75－gZ并式渗碳炉。测试仪器为C山、O）、＊巩红外 仪、K分析仪和氧探头等。3基本原理煤油滴注渗碳时，炉内气氛开始时是C（JZ、CH。、H 。共存，随时间延长，CH4量将不断增加，最终炉内将得到主要由（：见和H。组成的气氛。根 据资料「l］，CH。～r」一位I久··。（1）反应达到平衡的速度很慢，它属于不可逆反应 。因此气氛碳势不可控。但当适量煤油和空气同时通火炉内时，根据有关热力学计算，炉中反应Z C。H。。－＋gO。一18CO一个20H。··。（2）优先进行。炉内气氛将主要由CO、 H。、N。组成。主要渗、脱碳反应为：ZCO。COZ＋［Cj…（3）CO＋HZ一［Cj＋ H刀·。·（4）ZCO—2［Cj＋O。…（5）上述反应速度很快，属于可逆反应。因此可通 过控制反应中的CO。、OZ、H。O来达到控制碳势的目的。即可利用COZ红外仪、氧探头、 露点仪来实现炉内碳势控制。4试验结果4．IRQ－35－gZ并式起联炉部分表1及图1是9 25t、通入适量空气时的炉内气氛组成与碳势。表1显示CO含量基本稳定。通常渗碳条件下， 煤油和氧气的比例正好是按（2）式进行完全反应所据的比例［’j，而空气中氧气和氮气的含量 是不变的。所以，反应结果气氛中CO、HZ、NZ的比例基本上保持不变。因此，煤油十空气渗 碳气氛较其它一些滴往气氛具有特别明显的优越性，它不必着意控制不同原料气的比例以达到稳定 CO和HZ的目的。当温度一定时，炉内COZ、H刃、OZ与碳势之间有单一对应关系，不必考 虑CO、HZ含量的影响。故操作简单，易于控制。根据公式算出的数值为理论值。图1表明，气 氛中CO。值与实测碳势值有着良好的对应关系。此外，实测值与理论值虽有一定的差距，但它们 的趋势是相同的，对理论公式进行适当修正，即可用来表达实际碳势。4．2HL－348＄式多 用炉部分表2、图2、图3是925℃，适量煤油和空气时的气氛组成与碳势结果：C（）2与碳 势之间的关系如图3所示，它与RQ－35－gZ井式渗碳炉部分相似。从整个情况看来，HI。 －348多用周期炉气氛反应的完全程度比RQ－35－gZ井式渗碳炉低，此乃后者气氛循环好 ，而且有金属马弗罐，起到了催化炉内反应的作用，这与资料［2］的说法相吻合。43生产应用 4．3．l在上述试验的基础＿【．将本工艺应用到生产现场的RQ刁5－gZ并式渗碳炉上，图 4是生产工艺试验的结果。可以看出，C（）2值与碳势之间的对应关系与RQ－35－gZ井式 渗碳炉的趋势相同，但绝对值不同。它和设备的种类、大小以及装炉量都有密切关系、生产中＊K 对碳势的影响列于表3中；表4是连续生产中测试的碳势结果。4．3．2实际零件渗联结果图5 为DF－150拖拉机齿轮油泵中啮合齿轮渗碳后的宏观照片、该零件顶部较尖，很容易在迈关形 成网状碳化物、原采用煤油单液渗碳，由于碳势九法控制，质量波动大、碳化物常超级，造成返修 和报废。采用新工艺后，组织得到了保证，质量稳定。图6为该齿轮采用新工艺渗碳时的工艺过程 ；表5为渗碳后各项指标检验结果、零件金相组织及渗层碳浓度和硬度梯度甘别如图卜。Ic听。 I；。4．3．3生产导核情况煤油十空气渗碳碳势控制新工艺投入生产x今U两年多，平均每月 生产油泵齿轮几护，累计生产400多炉约20万件。从抽检情况看，修破后各项指标均符合要求 ，质量稳定。实践证明，该工艺操作简单、稳定可钻，可用于生产。5讨论与分析5互关于设势和 氧势、＊0。值间的关系渗碳气氛特别是煤油加空气这种直生式气氛，其炉气状况与设备状况关系 很大。从本试验结果来看，同是CO。与碳势间的对应关系，不同的设备其趋势相同，绝对值却不 尽相同。设备状况不同对应关系有差别。因此，在实际生产中，间隔一段时间必须对炉内气氛碳势 进行校正。5·2关于CH4的影响据资料（1）介绍，可控气氛中的＊11。值在吸热式气氛中 不能超过1％，在直生式气氛中不能超过1．5％，否则碳势有失控的危险。但本试验表明（见表 4），CFI。量达到2％以上时，对气氛碳势的影响似乎不大，碳势仍然可控。实际生产中，初 始阶段氧势上升、COZ下降，CH4随之上升，氧势和CO。达到设定值时，＊H4升到最高值 ，在氧势、＊0。稳定后，＊K逐渐下降并趋于平稳。表4是实际生产中控制碳势阶段的＊几。C H4和碳势对应情况。可以看出，随CH4量的下降，对应联势有下降趋势，但最大幅度仅为己Q 4％，这对碳势没有多大影响，碳势先高后低有利于形成平缓的碳梯度。可见，在这种气氛中存在 2％左右的CI4。，只对碳势有轻微影响，不足以导致碳势失控。5·3关于研势经制粮度表5 是连续生产中将COZ保持在某一定范围时的以势情况。结果表明，当氧势和CO，保持不变时， 碳势波动很小。由此可见，在其它工艺条件稳定的前提下，尽管有微小的波动但其碳势控制精度是 相当令人满意的。就目前的设备条件来说；长时间保持设备状况不变是不现实的。所以，设备使用 ～港时间后仍需婴进行校正，以保证碳势控制精度。6．结论问）用煤油加空气渗碳时产生的气氛 主要出C（）。死刑。及微量＊OZ、0。、＊X等组成。炉内气氛碳势习氧势和Co。值有着良 好的对应关系。（2）该气氛在平衡状况下，其CO、H。、N；含量是稳定的；因此，碳势与C O。、氧势有单一对应关系，可采用单因素法控制。（3）生产应用表明，本控制方法操作简单可 靠，控制精度高，质量稳定，具有广阔的应用前景。煤油渗碳碳势控制技术研究@张实地$中国第 一拖拉机工程机械公司!471004@陈德森$中国第一拖拉机工程机械公司!471004煤 油;;
渗碳;;碳势;;可控气氛通过对煤油加空气渗碳碳势控制技术的研究，探讨了煤油加空气 渗碳过程中各工艺参数对碳势的影响。结果表明，炉内气氛碳势与氧势和CO2值有良好的对应关系。在生产中应用两年多来的结果证明这是一种操作简单、稳定可靠的可控气氛。1徐道新,于衍铸.氮基气氛保护加热与渗碳.技术报导一热处理专辑,1983.3
2张建华,煤油加空气修碳中碳势控制的研究。金属热处理,1983(3)渐下降并趋于平稳。表 4是实际生产中控制碳势阶段的＊几。CH4和碳势对应情况。可以看出，随CH4量的下降，对 应联势有下降趋势，但最大幅度仅为己Q4％，这对碳势没有多大影响，碳势先高后低有利于形成 平缓的碳梯度。可见，在这种气氛中存在2％左右的CI4。，只对碳势有轻微影响，不足以导致 碳势失控。5·3关于研势经制粮度表5是连续生产中将COZ保持在某一定范围时的以势情况。 结果表明，当氧势和CO，保持不变时，碳势波动很小。由此可见，在其它工艺条件稳定的前提下 ，尽管有微小的波动但其碳势控制精度是相当令人满意的。就目前的设备条件来说；长时间保持设 备状况不变是不现实的。所以，设备使用～港时间后仍需婴进行校正，以保证碳势控制精度。6． 结论问）用煤油加空气渗碳时产生的气氛主要出C（）。死刑。及微量＊OZ、0。、＊X等组成 。炉内气氛碳势习氧势和Co。值有着良好的对应关系。（2）该气氛在平衡状况下，其CO、H 。、N；含量是稳定的；因此，碳势与CO。、氧势有单一对应关系，可采用单因素法控制。（3 ）生产应用表明，本控制方法操作简单可靠，控制精度高，质量稳定，具有广阔的应用前景。
煤油 渗碳碳势控制技术研究@张实地$中国第一拖拉机工程机械公司!471004@陈德森$中国第 一拖拉机工程机械公司!471004煤油;;渗碳;;碳势;;可控气氛通过对煤油加空气渗碳 碳势控制技术的研究，探讨了煤油加空气渗碳过程中各工艺参数对碳势的影响。结果表明，炉内气 氛碳势与氧势和CO2值有良好的对应关系。在生产中应用两年多来的结果证明这是一种操作简单、稳定可靠的可控气氛。1徐道新,于衍铸.氮基气氛保护加热与渗碳.技术报导一热处理专辑,1983.3
2张建华,煤油加空气修碳中碳势控制的研究。金属热处理,1983(3)
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