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零读杂谈(热处理二十一)

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发表于 2016-8-8 07:35:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 zerowing 于 2016-8-8 07:35 编辑

昨天的帖子,看了下回复。于是就看到8爷的点睛之笔。是啊,扩散最终还是那个“梯度”问题。没有这个梯度了,扩散也就停止了。你看表面化学热处理,就先要建立那个“梯度”,然后保证这个梯度的稳定。早前老论坛看到过有大侠问为什么渗碳后硬度不均,其实就是这个“梯度”没有稳定住。“梯度”不稳定,各部分的扩散效率就不同,你最终的金相就存在差异,而硬度不均只是个表象。

又及,早晨起来,看到有大侠的留言。按着信息查回去,原来是老论坛又有人在“闹腾”。哈哈,说什么被998骗了,不该读书,现在回头批判性的看998写的帖子,原来都是胡编的。瞬间笑喷了。一个16年2月注册的小号,能找到8爷早年的马甲,还能当着“版主推荐”的大标说是胡编的,这种抹黑的手法,到底是抽自己的脸还是管理员的脸啊。哈哈。不扯了,回正题。



读书:《金属材料及热处理》 陆大纮 许晋堃 合编
   人民铁道出版社

   杂谈二十一


渗碳


渗碳,是将低碳钢(0.1%~0.25%C)或合金钢的工件在高温奥氏体状态下在含碳介质(如CO,CH4等)中加热保温,吸收介质分解产生的活性碳原子,使表层含碳量提高并向内扩散的热处理。

渗碳广泛应用于在磨损情况下,工作并受冲击载荷、交变载荷的工件,如内燃机车的传动齿轮、活塞销等。

渗碳层的含碳量以0.9%~1.05%为佳。太高则表层中不易防止产生或不易消除网状或断续网状二次渗碳体,使钢性脆、易裂;太低则表层碳化物太少,或者没有碳化物,使耐磨性不足。渗碳层的厚度取决于工件大小。内燃机车柴油机零件渗碳层厚度按零件大小分为0.5~1.0mm, 1.0~1.5mm,1.5~2.0mm三类。下面列举几种典型工件的厚度。



小型齿轮及小轴              0.5~0.8mm

大型齿轮及大轴              1.2~1.8mm

活塞销及阀门头              0.9~1.3mm

凸轮轴及凸轮盘              1.5~2.8mm



从整个渗碳过程来看,随着距离表面的距离增加,含碳量呈分线形变化,大致如下图。

一般的说,由于扩散受晶界影响,表面扩散最大,晶内扩散最小。于是,这种表里不均的情况得以解释。对于扩散浓度和时间,则可以通过菲克第二定律做简单计算。


渗碳方法

常用的渗碳方法有固体渗碳和气体渗碳两种。

1. 固体渗碳,选用以木炭为主,加适量碳酸盐(碳酸钠,碳酸钡)的渗碳剂,将工件包围于渗碳剂中置于渗碳箱中,并用火泥等箱盖密封,如下图。


渗碳箱置于炉内加热至渗碳温度,这时发生下列反应:

BaCO3(或Na2CO3) →BaO+ CO2

CO2+C(木炭)→2CO

2CO →[C](活性原子,渗入钢中)+ CO2

CO2 +BaO →BaCO3

从这个过程可以知道,碳酸盐并未消耗,只起到了催化助渗的作用。因此,渗碳过程中,催化剂不必加入过多,对碳钢约用10%~15%,而且可以重复使用,每次只要稍微加入一些新的作为补充即可。常用催化剂还有醋酸钠,它可以大大加快渗碳速度,但只能使用一次。反应过程如下:

4CH3COONa →2Na2CO3+ 3CH4+2CO +[C]

CH4 →2H2+[C]

2CO →[C] + CO2

固体渗碳法比较古老,劳动强度大,生产效率低,且加热慢,时间长。晶粒在处理过程中易长大,质量不易控制,但设备简单。目前使用这种方法的厂家越来越少。


2. 气体渗碳。

气体渗碳是在特制的渗碳炉内,通入渗碳气体进行渗碳的方法。如下图。渗碳气体可以是天然气、煤气,也可以滴入煤油、丙酮等液体碳氢化合物经高温裂解后产生活性碳原子。渗碳气体的主要成分为CO,CH4等。


渗碳气体中,CO不如碳氢化合物渗碳速度快,但活性碳原子的产生速度太快而不能被工件及时吸收,则工件便秒由容易生成一层“碳黑”,因此在滴注煤油裂解时,应注意控制煤油的滴入速度,并适当加入一些甲醇,起稀释作用。

气体渗碳法渗碳层质量较好,渗碳速度快,劳动强度低,目前工厂中应用最广泛,适宜于大量或批量生产。


渗碳工艺


渗碳工艺主要控制三个参数:渗碳温度,渗碳时间与渗碳层厚度。

渗碳温度一般用900~950℃,最常用的是930℃。温度太高易使晶粒粗化,太低则所需渗碳时间又太长,也容易使晶粒长大。

渗碳时间是根据需求渗碳层厚度来计算的。气体渗碳速度平均为0.2~0.25mm/h;固体渗碳约为0.1mm/h。渗碳时间的计算以零件达到要求温度时算起。也可应用菲克第二定律计算:

                              



渗碳层厚度通常通过对于渗碳件同一批次材料制成的试棒的检查来控制。一待试棒渗碳层厚度合格,即可减少渗碳气体通入量或煤油滴入量而进行扩散。

渗碳层通常由共析层、过共析层、过渡层组成。表面过共析层含碳量0.9%~1.05%,从耐磨性考虑可取高限,从疲劳强度考虑取低限。

渗碳层厚度=过共析层厚度+共析层厚度+1/2 过渡层厚度。其中,共析+过共析不应低于总厚度的一半。

对于工件上不渗碳的部分,应事先镀铜(0.04~0.09mm)或涂料(粘土、砂子、石棉、水玻璃的混合物),也可预留加工余量,渗碳后再加工掉。


略多,下次再继续。

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发表于 2016-8-8 10:16:42 | 显示全部楼层
哈哈,玩热处理,玩渗碳或玩其它的渗透等技术,其实,核心在那个梯度上,这个东西玩厉害了,你就厉害了,到底能渗透多少,跟原始的‘本地元素’有关系,有些材料‘易渗透’,有些抗渗,

渗透一种新元素,其实非常复杂的,渗碳,其实也不完全是原始冶炼的状态,这些都是基础理论了,非常深的,可以闲暇时候读这些,

哈哈,另外,以前的事情就算了,哈哈,我因为经过的事情多,看人也准确,我09年听人家告诉我他们如何玩彭老师,那时确实很气愤,都骂起来了,我那时说,留着别删让后面人看,

有些人,其实你早就看懂他了,也就没有什么计较的了,大家以后在社会混久了,就都知道了,中国社会非常狭隘,自私,没辙,农业社会吗,他不可能看到远的未来,没有那个历练也没有那个见识,

大家立足现在,玩好现在的东西,国内,未来都是‘脱实向虚’的,这个历史趋势是无法阻挡的,以后,技术论坛做各种咨询,这就是明确的盈利模式,甭着急,有些地方,自己会逐渐消亡的,这个我见的多,不计较,哈哈,

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1100MPa的板子,不是南京已经轧出来了?  发表于 2016-9-24 07:46
国内1100的板子,还只是前几年听说而已。包括690的,手册上还暂时没列入。差距太大了  发表于 2016-8-8 11:49
哈哈,好好玩,北米现在可以稳妥控制1100的板子,国内基本是690,你想这就是差距,你在那里好好玩,以后无论去哪里,技术在手,怕谁啊?  发表于 2016-8-8 10:57
感谢8爷指点。还需要再深入的读书。把知识串起来。8爷说得对,焊接就是小冶金,最终还要去玩那个梯度。温度的,元素浓度的。越想越兴奋。  发表于 2016-8-8 10:49
玩焊接,元素扩散技术要求更高,什么温度条件下,扩散到什么水平,各种元素的作用?如何重新建立晶界,问题非常深的,国内,要参加高端会议  发表于 2016-8-8 10:42

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发表于 2016-8-8 09:03:24 | 显示全部楼层
你自己去把自己写过的帖子,本地备份一下,再要求他删除,就不用再关注了

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删不删,都无所谓了,也根本不想搭理老鸟那波人。但是有些人是值得回去看看的。比如998早年的号,比如动静。但跟筱羽说的一样,只看不说  发表于 2016-8-8 10:15
都出来了,还关心个屁。要打架就在这儿干!哈哈哈哈哈哈  发表于 2016-8-8 09:24
小羽。我删的就是电子书。这个最好是删掉。  发表于 2016-8-8 09:22
我也做不到,观望,不发言。  发表于 2016-8-8 09:19
我已经要求他们删掉几个帖子了。那论坛要挖坟墓帖,都要求删了,还挖什么?  发表于 2016-8-8 09:13
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发表于 2016-8-8 13:12:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 苍狼大地 于 2016-8-8 15:08 编辑

写了个关于GE减速器的热处理的帖子,期待零侠移步指点探讨,

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发表于 2017-2-12 20:11:32 | 显示全部楼层
一帖一帖认真的看完零侠的笔记,收益颇多,十分感谢
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