真空低壓滲碳淬火熱處理技術要求編制說明

1/21《真空低壓滲碳淬熾熱處理技術要求》編制說明工程背景任務來源本標準工程系依據(jù)全國熱處理標準化技術委員會2023年10“:20230217-Q9。本標準由北京機電爭論所負責起草,依據(jù)真空低壓滲碳淬熾熱處理設備和工藝技術進展現(xiàn)狀和趨勢,在征求全國10家企業(yè)、大學及科研單位專家的意見,承受全國熱處理標準化技術委員會提出的修改建議而編寫的。編制原則和編制過程l本標準的制定主要參考國外幾大設備制造商的企業(yè)標準,結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀標準應突出重點,求實不求全,對真空低壓滲碳熱處理設備、工藝、安全等方面制定標準。標準的制訂要遵循國家法規(guī),沒有及國家現(xiàn)行的有關標準和原則相矛盾。真空低壓滲碳熱處理行業(yè)概況滲碳熱處理行業(yè)在我國的進展概況我國滲碳熱處理行業(yè)現(xiàn)狀經(jīng)濟的高速進展,技術的快速更,要求各類“工程機械零件”精度更滲碳是零件外表改性的一種熱處理手段,是關鍵的根底加工制造工藝。響到整機的精度、牢靠性和使用壽命。日前國內(nèi)滲碳熱處理裝備主要以氣體滲碳為主,但由于氣體滲碳存在諸多缺乏,不能夠滿足對于提高產(chǎn)品性能和牢靠性以及清潔生產(chǎn)的要求。具體表達在:l由于滲碳介質(zhì)中存在氧的成分,因此在滲碳過程中不行避開的會在零件程必需延長滲碳時間,使得生產(chǎn)過程能耗居高不下。2氣體滲碳設備密封性能差,并承受原料氣置換空氣的方法來防止零件在了氣體滲碳技術進步無法解決高耗能的問趣。3氣體滲碳溫室氣體排放量大。氣體滲碳的根本原理是:①2C3H8+3O2+12N2→6CO+8H2+12N2(承受丙烷作為介質(zhì)或②C4H10+2O2+8N2→4CO+5H2+8N2(承受丁烷作為介質(zhì)③2CO→C+CO2(生成活性碳,同時產(chǎn)生二氧化碳通過原料氣的反響生成CO,然后通過CO的分解形成活性碳,進展?jié)B碳COCO2。為了避開零件H2,因此設備操作過程也存在著安全隱患。真空低壓滲碳熱處理技術優(yōu)勢真空低壓滲碳熱處理是一項環(huán)境友好型技術,在歐美等興旺國家已經(jīng)度提升,因此國內(nèi)自20世紀90年月以來在國內(nèi)航空航天、汽車行業(yè)、船舶、兵器軍工、電子、模具等行業(yè)的應用越來越廣泛。真空低壓滲碳技術的消滅使得實現(xiàn)高溫快速滲碳成為可能。真空高溫低壓滲碳技術承受乙炔氣體為滲碳介質(zhì),并承受150~3000Pa較低的滲碳壓力等優(yōu)點;真空高溫低壓滲碳技術的先進性具體農(nóng)現(xiàn)在:①工作溫度高。真空高溫低壓滲碳設備的正常工作溫度一般可以到達1300℃。因此具備實現(xiàn)高溫快速滲碳的根本條件。②徹底解決晶界氧化層難題,提高滲碳件質(zhì)量。最近由于對材料內(nèi)氧化機理的爭論,人們生疏到內(nèi)氧化是影響滲碳零件Mn、Crl(b為滲碳后金屬表層組織中消滅的晶界氧化層。在真空條件下,氧的分壓格外低,因此在滲碳面不會因微量氧化而產(chǎn)生晶顯著提高。真空高溫低壓滲碳由于滲碳機理不同,滲碳過程無“氧”介入,碳的滲入不是靠“CO”傳遞,而是靠含碳氫介質(zhì)氣C2H2(C2H2→2C+H2l(a可以獲得更好的零件顯微組織,如圖2有效解決了其他滲碳方式和滲碳氣體對盲孔滲碳力量差的弱點。如圖3和圖4試驗結(jié)果說明,乙炔滲透力量格外強,在90mm的細孔范圍在27mm~90mm(a無晶界氧化層(b15/21(a真空高溫低壓滲碳×500(b可控氣氛滲碳×500236/21圖4③掌握簡便,零件處理質(zhì)量高,工藝再現(xiàn)性好對于一般的氣體滲碳,進展高水平的滲碳需要掌握簡單的碳勢掌握系統(tǒng),現(xiàn)外表碳含量均勻性≤±0.05C%;滲碳深度偏差≤±0.05mm的高水平的技術要求,所處理的工件有良好的重復性,且可以實現(xiàn)真空油淬或高壓氣淬,工件變形小、外表光亮,無需滲碳后再進展機械加工。④真空高溫低壓滲碳裝備啟動快,周期短,滲碳能源氣消耗最小7/2110/21氣體滲碳爐加熱室中,工件均溫后不能馬上開頭滲碳,需要靠氧探頭、紅碳速度比傳統(tǒng)的氣氛滲碳更快速,而且,通過適當提高滲碳溫度,可以大大縮短滲碳時間。真空高溫低壓滲碳周期短緣由在于:(a真空高溫低壓滲碳時,在低壓(真空中加熱,金屬外表被凈化,活性強,期相對于氣體滲碳熱處理可以削減20%~50%。這是氣體滲碳無法到達的。(b氣體滲碳時提高滲碳溫度相比照較困難,由于在大氣條件下加熱,實現(xiàn)980℃1000℃的高溫滲碳,更是無法1300℃,實現(xiàn)高溫滲碳易如反掌。在真空爐中獲得1.25mm,930℃需要5h,而1040℃滲碳只需2h。真空低壓滲碳熱處理技術典型應用汽車工業(yè)依據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,20231826.47再次蟬聯(lián)全球第一,其中乘用車產(chǎn)量到達1389.71436.76萬輛。汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著我國汽車行業(yè)清潔生產(chǎn)和提高壽命及安全性已經(jīng)成為我國汽車工業(yè)安康進展必需面對和解決的重大問題。滲碳熱處理可以應用于汽車發(fā)動機、變速箱、傳動器、轉(zhuǎn)向機、傳動軸處理量就超過200真空低壓滲碳熱處理成套技術應用于汽車工業(yè)優(yōu)勢:z徹底解決一般氣體滲碳形成晶界氧化層的難題,大幅度提高零件的耐磨性和抗疲乏強度。zz可以提高滲碳溫度,可以大幅度縮短厚層滲碳的工藝時間。z真空低壓滲碳生產(chǎn)線可以滿足大批量零件生產(chǎn)的需求,同時具有節(jié)能、節(jié)氣、環(huán)保等優(yōu)勢。2.3.2航空航天工業(yè)零件滲碳生產(chǎn)的特點是多品種、小批最,同時具有零件形狀簡單、滲碳質(zhì)量要求高、大量不銹鋼滲碳等特點。承受真空低壓滲碳設備可以有效的解決上述問趣:z承受真空高溫低壓滲碳后進展高壓氣淬可以有效掌握外形簡單零件的變形,變形最可以掌握在0.05mm以內(nèi)。z真空高溫低壓滲碳技術可以實現(xiàn)高水平的滲碳均勻性,滲碳質(zhì)量大幅度提高。z傳統(tǒng)的氣體滲碳技術不能解決內(nèi)外表、內(nèi)花鍵防滲問題,必需承受真空高溫低壓滲碳專用防滲碳技術。z不銹鋼類材料滲碳始終是國內(nèi)外技術難題。由于不銹鋼類材料外表自身化膜,保證滲碳質(zhì)量和滲碳效率。因此航空航天系統(tǒng)的關鍵零部件承受真空高溫低壓滲碳設備進展?jié)B碳是必定的選擇。2.2目前國際上僅有美國IPSENECMALDECM升零件的處理質(zhì)最、提高裝配精度、提高使用壽命、節(jié)能降噪等方面具有無可比較的優(yōu)勢。國內(nèi)目前系統(tǒng)開展真空低壓滲碳設備和工藝爭論的只有北京機電爭論所等少數(shù)幾家單位。北京機電爭論所從20世紀80設備和工藝成套技術,1991年北京機電爭論所開展的真空滲碳技術爭論工程獲得原機械部科技進步二等獎,2023年真空高溫低壓滲碳設備獲得國家科形成突破,已經(jīng)研制出接近國際先進水平的真空低壓滲碳設備,技術上趨于成熟,標準制訂的必要性分析由于國際上僅有美IPSENECMALD公司等國內(nèi)急需制定相關標準。本標準的制定主要將參考國外幾大設備制造商的企業(yè)應用,推動技術進展和進步,促進相關行業(yè)的安康進展。標準主要技術內(nèi)容標準適用范圍本標準適用于鋼件承受滲碳富化氣進展真空低壓滲碳淬火的熱處理裝備和工藝。標準的主要內(nèi)容和編制依據(jù)標準的主要內(nèi)容本標準的主要內(nèi)容為真空低壓滲碳淬火設備要求、工藝及工藝過程要求、質(zhì)量掌握及檢驗、安全衛(wèi)生和環(huán)保要求及附錄閱歷數(shù)據(jù)等內(nèi)容。真空低壓滲碳淬火設備特點及要求真空低壓滲碳淬熾熱處理設備的突出特點是選擇的多樣性、具有多種用途和先進的滲碳掌握系統(tǒng)。淬或高壓氣淬。設備的多用性。真空低壓滲碳淬熾熱處理設備具有多種用途,能敏捷實12Cr2Ni4A、12Cr2Ni3A滲碳及滲碳后的淬火,20CrMnTi等構(gòu)造鋼的滲碳及滲碳后的淬火,1Cr13等不銹鋼的滲碳及滲碳后的淬火,H13、W6Mo5Cr4V2等工模具鋼的淬火,齒輪類、退火等。滲碳掌握系統(tǒng)。低壓真空滲碳淬熾熱處理設備中配備了先進的滲碳掌握碳濃度的要求,實現(xiàn)滲碳工藝參數(shù)的自動注入和修改,并對滲碳溫度、子強滲和子集中時間、滲碳氣體流量和滲碳壓力等滲碳參數(shù)進展準確掌握。該滲碳掌握系統(tǒng)安裝有液晶觸摸屏,能夠?qū)崟r監(jiān)視設備的運行狀態(tài),顯示設備當,PLC和監(jiān)控功能、遠程掌握和診斷功能。真空低壓滲碳淬熾熱處理設備一般要求:GB/T22561真空熱處理、GB/T10067.1電熱設備根本技術條件第1、GB/T10067.4電熱設備根本技術條件第4局部:間接電阻爐、JB/T8195.3間接電阻爐ZR系列真空熱處理和釬焊爐、JB/T8195.4ZC真空低壓滲碳淬火爐應能充分保證工作真空壓強,配有機械泵、羅茨熱處理工藝要求的真空水平。3在空爐并經(jīng)枯燥、除氣的狀況下,不同工作限真空壓強不低于4×10-1Pa,抽氣時間應不大于30min。真空低壓滲碳淬火爐在冷態(tài)空爐并充分枯燥后的壓升率應小于0.5Pa/h。真空低壓滲碳淬火爐應保證爐溫均勻性不大于±5℃,真空爐的爐溫均勻度的檢驗方法應符合GB/T9452真空低壓滲碳淬熾熱處理設備設計應符合JB/T10175(熱處理質(zhì)量掌握較高的要求。l首先真空低壓滲碳淬火爐加熱室內(nèi)構(gòu)造材料在熱處理中不應及工件或滲及優(yōu)質(zhì)石墨件。真空低壓滲碳淬火爐應配備溫度自動調(diào)整、紀錄和報警裝置。真空低壓滲碳淬火爐各加熱區(qū)段都必需配置獨立的溫度掌握系統(tǒng),對于及額定載荷的加熱、保溫的需要,且應保證溫度均勻性符合要求。真空低壓滲碳淬火爐加熱室的每個加熱區(qū)至少應有兩支熱電偶,一支接效加熱區(qū)。其中,一塊儀表具有超溫報警功能。真空低壓滲碳淬火爐溫度測量系統(tǒng)在正常使用狀態(tài)下,應定期做系統(tǒng)精度校驗。爐子應配有系統(tǒng)精度校驗熱電偶安裝孔。配置電壓、電流、電能消真空低壓滲碳淬火爐承受低壓脈沖的方式向爐內(nèi)送入低壓滲碳氣。根_作區(qū)尺寸,爐內(nèi)滲碳氣噴嘴應有一組或多組,并可依據(jù)裝爐的送氣系統(tǒng),應能夠通過質(zhì)量流量計獨立準確控制滲碳氣送氣的流量和壓力,區(qū)心部滲碳氣氛的有效供給,保證滲碳的均勻性。為保證真空滲碳淬火爐內(nèi)溫度及氣氛均勻,應在適當位置設置攪拌風扇。真空泵應定期換油、維護保養(yǎng)。真空滲碳淬火爐應定期進展檢查和維護,并做好記錄。高壓氣淬室要求:lGB150室應配備壓力傳感器、自動放氣閥、安全保護閥等裝置;高壓氣淬室應配備淬火冷卻氣氛充入壓強自動掌握和壓強自動補償功高壓氣淬室熱交換器和導風裝置設計、制造應能滿足高壓氣淬工藝要求;5℃~35℃27℃,應配有冷卻水裝置,出水口溫升不應超過20℃(氣淬時允許短時超過;0.2MPa,流最可以調(diào)整、配有斷水報警保護裝置;高壓氣淬室放氣管路應配備消音器;高壓氣淬室應具有壓力調(diào)整功能,可以適應工件緩冷要求;高壓淬火用氣優(yōu)先選用高純氮氣(N2(Ar(H2(COJB/T7530對于淬火壓力要求大于0.8MPa設置安全互鎖裝置。真空油淬室要求:真空油淬室內(nèi)應設有送料機構(gòu)和淬火升降機構(gòu)。送料機構(gòu)完成工件在加熱室和冷卻室之間的轉(zhuǎn)移,淬火升降機構(gòu)完成工件的入油淬火;送料機構(gòu)和淬火機構(gòu)應保證運行平穩(wěn),并保證工件的淬火轉(zhuǎn)移時間(應符合JB/T8195.4規(guī)定;3淬火槽淬火瞬間充入氮氣時,油面壓強應能自動掌握。淬火槽油面壓強推舉8×104Pa;4度進展掌握;淬火油攪拌速度應具備調(diào)整和自動掌握功能:淬火油導流裝置和油冷卻換熱器應滿足工藝要求;淬火油槽應安裝油位指示計和油位安全報警裝置;淬火油應選用真空淬火油,滿足工件真空淬火后的硬度及光亮度要求,符合JB/T6955首次加油后要進展加熱、抽真空除氣;為適應工件緩冷要求,真空油淬室應具有≤0.2MPa真空低壓滲碳淬火工藝材料滲碳富化氣要求l(C2H2時,純度不低于96%,其它富化氣純度應符合GB68192工藝過程壓強調(diào)解用氣體為:高純氮氣(N2,純度不低于99.996%%,并應符合JB/T7530真空低壓滲碳淬火工藝及工藝過程要求l真空低壓滲碳是一種改進的氣體滲碳工藝,滲碳時壓力遠遠低于大氣壓,典型的壓力范圍是150~3000Pa。其優(yōu)點是鋼外表保持格外干凈,由于沒有氣氫化合物的副產(chǎn)品被真空泵排出了系統(tǒng)。目前用來真空滲碳的羥類氣體是乙炔(C2H2(C3H8。在低壓真空滲碳中,羥類氣體的裂解是非平段。確定子滲碳程序的個數(shù)和每個子滲碳程序中強滲期、集中期的時間需要依據(jù)材料的成分、滲層深度的要求和外表碳濃度的要求,在建立準確的數(shù)920℃~1050℃,0.2MPa,并能維持恒定。強滲過程中富化氣的供給應承受脈沖方式通入,氣體壓力、流量應保持穩(wěn)定。為了平衡爐內(nèi)壓強,集中過程可通入適量氮氣。工件及工裝。入爐工件及工裝夾具應進展清洗,不應有銹斑,不應有對程中發(fā)生共晶反響或粘合,假設會發(fā)生反響,可承受Al2O3粉隔離。工件畸變要求比較嚴時,可設計和使用特地的工裝夾具或模具。加熱及保溫。工件入爐后到達規(guī)定的工作壓強加熱升溫,掌握升溫速度,使工件各部分之間不產(chǎn)生明顯的溫差。依據(jù)工件外形、裝爐方式以及對變形的要求選擇不同的加熱速率,一般在700℃~800℃連續(xù)升溫到工作溫度并保溫20min~30min滲碳和集中。真空低壓滲碳保溫時間分為:滲碳時間、集中時間。滲碳AB依據(jù)具體試驗獲得。淬火冷卻高壓氣淬:高壓氣淬時依據(jù)材料的淬透性通入5×105Pa~10×105Pa階段通過選擇不同的冷卻速度和冷卻時間來實現(xiàn)對工件的分階段冷卻淬火。油淬火:真空淬火油在淬火前應充分脫氣并排解水分,必要時適當加熱,20℃~50℃范圍內(nèi)。為掌握油面壓強,淬火時應充入高純氮氣,并掌握在壓強為8×104Pa爐冷:按工藝規(guī)定應隨爐冷卻時,冷卻過程應保持真空壓強,當爐溫降至肯定溫度前方可停頓抽真空。150℃出爐,油淬工件出爐后應進展清洗除油。真空低壓滲碳淬火質(zhì)量掌握及檢驗質(zhì)最掌握:(1熱處理質(zhì)量掌握應符合JB/T10175(2工藝前工件的外表應無油污、傷痕及銹蝕,其原材料及金相組織應符合要求。(3對局部滲碳的工件應有適當?shù)谋Ｗo措施。(4(5真空滲碳爐設備的各工藝參數(shù)應穩(wěn)定在工藝規(guī)定的范圍內(nèi),應定期對溫控表、質(zhì)量流量計進展檢查,以保證其工作準確性。(6滲碳所用富化氣氣源質(zhì)量應穩(wěn)定。質(zhì)量檢驗:(1外觀工件外表應光亮、無裂紋及氧化等缺陷。一般承受目視檢查,必要時可承受體鏡或放大鏡等確認。(2硬度外表硬度和心部硬度應符合工件圖樣規(guī)定或符合工藝規(guī)定的技術要求,偏差要求應符合JB/T3999規(guī)定或供需雙方的技術協(xié)議要求,硬度檢驗方法應符合GB/T230.1、GB/T4340.1、JB/T6050(3滲碳淬火硬化層深度硬化層深度應符合圖樣要求或工藝規(guī)定的技術要求,偏差應符合JB/T3999規(guī)定或供需雙方的技術協(xié)議要求,硬化層深度的檢驗方法應符合GB/T9450(4金相組織金相組織檢查應包括馬氏體級別、外表殘留奧氏體數(shù)最、外表GB/T3480.5、GB/T25744(5畸變應符合產(chǎn)品過程掌握中對畸變呈