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真空渗碳

工艺
真空渗碳和等离子渗碳都属于真空工艺,其中渗碳气体保持低于几个毫巴的绝对压力。渗碳气为碳氢化合物,例如:甲烷、丙烷或乙炔,其中乙炔主要用于真空渗碳。

为了获得充分的渗碳效应,甲烷需要额外的等离子激活。如果部件需要局部渗碳,用甲烷进行等离子渗碳有其优势。进行该操作时,只要在无需渗碳的工件部分上放置一个可拆卸的简易金属盖罩即可。这种工艺比使用难以清除的糊料更加容易。

1. 局部表面淬火喷嘴的截面图,
2. 典型的表面淬火部件(汽车的传动装置)

真空渗碳工艺
如果无特殊的几何结构要求,通常选择利用丙烷或乙炔进行真空渗碳。但是,经证明与丙烷相比,乙炔具有更好的渗碳效率,因为它的不稳定性和每摩尔气体中碳的含量更高。因此,当使用乙炔时,对于紧密排放的组件,尤其是具有复杂形状的零件,将得到很好的可重视的渗碳效果。

真空渗碳过程中的热解

渗碳气

碳含量*

产碳率**

甲烷 CH4

75 %

< 3 %

丙烷 C3H8

82 %

~ 25 %

乙炔 C2H2

92 %

~ 60 %

* 重量-%,   **  从气体传入负荷的碳百分比

只有少量渗碳气体会进入高温区,随后由真空泵抽出。工艺参数根据部件要求如温度、气流量等,并用于工艺控制。为了获得特定的碳浓度,可采用渗碳和扩散交替进行的方式进行渗碳,最后进行最终扩散步骤。这些顺序也是用于工艺控制的参数。
 
工艺优点
与采用大气条件进行的工艺相比,真空渗碳工艺具有许多优点。由于碳质量流量较高,周期时间大幅缩短。真空炉容易达到较高温度,因此工艺时间也随之大大缩短,特别是渗碳层深度较大的情况。

由于没有氧气(空气),部件表面的质量和属性均有所提高。

1. 适合进行真空渗碳的各种部件, 2. 真空渗碳齿轮件的标准负荷,3. 真空渗碳和气体淬火工艺

快速真空渗碳的优点
• 碳元素转移快
• 无表面氧化现象
• 渗碳层深度均匀
• 可与生产线集成
• 渗碳气消耗量低
• 无需形成炉内气氛
• 可达到高渗碳温度