滲碳的工藝(yi)原理與(yu)核心技術(shu)參數解析

滲(shen)碳(tan)多(duo)用爐的(de)工藝原理與核(he)心(xin)技術(shu)參數解析

一、工藝原理：通(tong)過可控(kong)氣氛(fen)實現(xian)材料表面強化

滲碳多用爐是一種通過在高溫環境中向工(gong)件表(biao)面(mian)滲入碳原子，從而提高材料表(biao)面(mian)硬度、耐磨性和疲(pi)勞強度的熱處理設備(bei)。

溫度與時間控制

加熱階段：工件(jian)隨爐溫升至 900~950℃（滲碳(tan)(tan)z佳溫度(du)區(qu)間），使奧氏體晶粒充分溶(rong)解碳(tan)(tan)原(yuan)子。

保(bao)溫階段：在滲碳溫度下保(bao)持一定時(shi)(shi)間，通過控制保(bao)溫時(shi)(shi)長(chang)調節滲碳層深(shen)度（經驗公式(shi)：每小時(shi)(shi)滲層增加約 0.1~0.15mm）。

冷卻(que)階段：根據工(gong)藝(yi)需求選擇不同冷卻(que)方式(shi)：

直(zhi)接淬火：出爐后快速(su)冷卻至馬(ma)氏體轉變點（Ms≈200℃）以下，獲得高硬(ying)度(du)馬(ma)氏體組織；

緩冷（退火或正火）：用于后續機加工(gong)或二(er)次淬(cui)火，減少內應(ying)力。

3. 碳勢(shi)控制(zhi)原理

碳(tan)勢(shi)定義：指爐內(nei)氣氛與工件表面達到平衡時的碳(tan)含量（通常用奧氏體中(zhong)碳(tan)的質量分數表示，如 1.0% C）。

控制邏輯(ji)：通過(guo) 氧(yang)(yang)探頭(tou) 實時監測爐氣(qi)中(zhong)氧(yang)(yang)分壓，結合 紅外氣(qi)體(ti)分析儀 檢測 CO?或 CH?濃度，反饋(kui)至控制系統調節富化(hua)氣(qi)流量，使(shi)碳勢穩定在設(she)定值(zhi)（精(jing)度 ±0.05% C）。

核(he)心技術參數解析：決定設備性(xing)能與(yu)工藝(yi)適配性(xing)

1. 溫(wen)度相關參數

z高工作溫度：通常(chang)為 950~1050℃，決定可處(chu)理材料的類型（如高溫滲碳(tan)需設備耐(nai)溫≥1000℃）。

爐(lu)(lu)溫(wen)均(jun)勻(yun)性：指爐(lu)(lu)內有效加熱區各點溫(wen)度的z大偏差（一般≤±5℃），直接影響滲碳層均(jun)勻(yun)性。例如(ru)，爐(lu)(lu)溫(wen)偏差超過 ±10℃時，相同保(bao)溫(wen)時間(jian)下(xia)滲層深度差異(yi)可達 0.2mm 以上。

2. 氣氛控制參數

碳(tan)勢控(kong)制范(fan)圍：常見 0.3%~1.2% C，需覆蓋低碳(tan)鋼（如 20 鋼，滲(shen)碳(tan)后表面碳(tan)含量≈0.8%~1.0% C）和高碳(tan)鋼滲(shen)碳(tan)需求。

氣氛流(liu)量調節精(jing)(jing)度：富化(hua)氣流(liu)量控制精(jing)(jing)度需(xu)≤±2%，例如丙(bing)烷流(liu)量從 5L/min 調整至 8L/min 時，碳勢應(ying)在(zai) 15 分鐘內穩定(ding)至目標值。

3. 處理能力參(can)數(shu)

有效爐膛(tang)尺寸(cun)：以 “長(chang) × 寬 × 高(gao)” 表(biao)示（如 2000×1000×800mm），決定單(dan)次(ci)z大裝(zhuang)(zhuang)爐量（按工件密度(du) 7.85g/cm3 計(ji)算，容積(ji) 1.6m3 的爐膛(tang)可裝(zhuang)(zhuang)載約 10 噸工件）。

裝載(zai)方式(shi)：

料盤(pan)式：適合中小(xiao)型工件，每層料盤(pan)承(cheng)重 500~2000kg；

輸送帶式(shi)：適合連續化生產，輸送速度 0.1~1m/min 可調(diao)。

4. 能耗與環保參數

加熱功(gong)(gong)率：根據(ju)爐膛容積計算（如(ru) 10m3 爐膛功(gong)(gong)率約 150~200kW），能耗指標≤800kW?h / 噸工件（連續生(sheng)產工況）。

廢氣(qi)處理(li)：滲碳過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生的(de)廢氣(qi)（含(han) CO、H?等）需通過(guo) 燃燒裝置(zhi) 處理(li)后(hou)排放，燃燒后(hou)廢氣(qi)中(zhong) CO 濃度≤300ppm（國家(jia)標(biao)準限值）。

5. 控制與安全(quan)參(can)數

控制系統：采(cai)用 PLC + 觸摸屏 或 DCS 系統，支持工(gong)藝曲(qu)(qu)線存儲（≥100 組）和(he)實時數據追(zhui)溯（如溫(wen)度、碳勢歷(li)史曲(qu)(qu)線）。

安全保護功能：

超溫(wen)報警：溫(wen)度(du)超過設(she)定值 10℃時(shi)自動切斷(duan)加熱(re)電源；

氣(qi)(qi)氛(fen)泄漏檢測：配備(bei)可燃(ran)氣(qi)(qi)體(ti)報警器，當爐內氣(qi)(qi)氛(fen)泄漏導致(zhi)車間內可燃(ran)氣(qi)(qi)體(ti)濃度≥爆炸(zha)下限的 20% 時觸發(fa)聲光(guang)報警。