PDF《高温 可控气 氛 多用炉 及 生产 实践》

高温可控气氛多用炉及生产实践 于铁生 , 翟秋明 , 曹明字 , 桑蓓(1.

天津创 一炉业有限公司, 天津

3 0

1 7

0 1 ;

2 . 河北省三河新鑫热处理有限公司, 河北 三河

0 6

5 2

0 0 ) Hi g h t e mp e r a t u r e c o n t r o l l e d a t mo s p h e r e mu l t i - p u r p o s e f u r n a c e a n d p r o d u c t i o n p r a c t i c e Y U T i e ― s h e n g , Z H A I Q i u ― m i n g , C A O Mi n g ― y u , S A N G P e i (

1 . T i a n j i n C h u a n g y i F u r na c e C o . , L t d , T i a n j i n

3 0

1 7

0 1 , C h i n a ;

2 . S a n h e X i n x i n He a t T r e a t m e n t C o . , L t d , S a n h e H e b e i

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5 2

0 0, C h i n a ) 中图分类号 : T G1

5 5 .

1 5 , T G1

5 6 .

8 1 文献标识码 : B 文章编号 :

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5 4 -

6 0

5 1 (

2 0

0 7 )

1 2 -

0 1

1 2 -

0 3 深层高温快速渗碳是当前热处理技术发展主流 , 钼棒的烧损问题. 在1010c【=以上高温渗碳 比在

8 5 0~

9 3

0 o C 常规渗碳工 艺时间缩短

3 0 % 一50%以上, 可显著降低成本和能源 消耗.高温渗碳可选择的设备有真空渗碳炉、 盐浴炉. 但真空渗碳 炉价格 昂贵 , 通常是可控气氛多用 炉的

2 ~

3 倍,当前尚难普及.另外 , 真空炉因受 自身结构和 装炉量限制, 目前还难于大批量在生产 中推广.盐浴 炉由于耗能高工作环境差, 污染严重, 大部分 已淘汰. 常规的可控气氛多用炉因受 自身结构、 炉内气氛和电 热元件、 筑炉材料、 耐热元件及工装、 监控装备性能的 限制 , 工作温 度通常 为800~

9 3

0 o C, 最 高加 热温度

9 5

0 o C.此前 , 国内外 尚无加热温度超过

1 0

0 0 o C的可 控气氛多用炉.本公司近几年研发的密封多用炉可用 于1000oC以上的高温渗碳 .本文简要介绍该炉及生 产线投产

1 年来在可控气氛多用炉上实现结构钢高温 深层渗碳 、 高合金工模具钢高浓度渗碳和轴承钢高温 碳化物细化处理的生产实践.

1 高 温可控气氛 多用炉 Q S

6 1

1 0 . H型高温可控气氛多用炉最高使用温度 :

1 2

0 0 o C( 常用工作温度

8 0 0~1

1 5

0 o C) , 炉温均匀性 : ±5 o C, 碳控精度 : ±0 .

0 5 %C, 渗层偏差 : ±1

0 %渗层 深度 , 装炉量 :

6 O O k g .图 1为炉体结 构示 意图, 图2为控制系统示意图.与常规可控气 氛多用炉相 比, 该 设备的主要技术特点有: (

1 ) 采用最高使用温度

1 4

0 0 o C 的硅钼棒加热器 , 配备硅钼棒的 自动 除碳黑装置 ( 实用新型名称 : 渗碳 炉电加热器除碳装置 专利人 : 于铁生 专利号 : Z L

2 0

0 6

2 0

0 2

5 5

5 6 . 7发布 E l 期:2007年 4月18E1),解决了硅 作者简介 : 于铁生 (

1 9

5 6 一),男,山西太原人 , 高级工程 师, 总经 理,长期从事可控气氛热处 理设备 制造和渗碳 工艺 的研究 , 发 表文 章 3篇 .联系电话 :

0 2

2 -

8 2

2 8

4 3

0 8 E ― m a i l : t j e y i @y a h o o . oD m .cn 收稿 日期 :

2 0

0 7 -

0 8 -

2 4 室图1高温可控气氛多用炉结构示意 图Fig.1Structurescheme o f t h e h i s h t e mp e r a t u r e c o n t r o l l e d a t mo s p h e r e mu l t i - p u r p o s e f u r na c e 图2高温可控气氛 多用炉气氛及温度控制系统示意图 F i g .

2 At mo s p h e r e a n d t e mp e r a t u r e c o n t r o l l e d s y s t e m s c h e me o f h i g h t e mp e r a t u r e c o n t r o l l e d mu l t i ― p u r p o s e f u r n a c e (

2 )采用 C r

2 5 N i

3 5+稀土的炉 内耐热钢件和夹 具料盘, 提高了耐热钢材料等级.在常用温度

8 5 0~

1 1

5 0 o C的使用条件下 , 使用寿命达到一年. (

3 ) 前室冷 却装置 ( 实用新型名称 : 渗碳气氛炉 前室缓冷装置 专利人 : 翟秋 明 专利号 : Z L

2 0

0 6

2 0

0 2

5 5

5 5 . 2发布 日期:2007年 2月28日) 工件在高温 状态下可实现保护气氛缓冷. (

4 )炉衬材料 选用使用温度

1 4

0 0 o C的高温高 铝多晶结构全陶瓷纤维叠块结构 , 抗急冷急热效果好 , 无功吸热蓄热少 .

1 1

2 《 金属热处理1

2 0

0 7 年第

3 2 卷第

1 2 期 维普资讯 http://www.cqvip.com (

5 ) 使用原装进 口高温碳势传感器 , 双通道碳控 仪,解决了

1 0

0 0―1

1 0

0 o C 炉内碳势精确控制问题. (

6 )采用炉内碳化硅马弗导流结构, 大大提高 了 使用中的炉温均匀性. (

7 )采用多用炉风冷、 油冷结构( 实用新型名称 : 加热炉搅拌器的冷却装置 专利人 : 翟秋 明 专利号 : Z L

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0 6

2 0

0 2

5 5

5 4 . 8发布 日期 :

2 0

0 7年 4月

1 1日) , 整个设备无需水冷却.

2 高温可控 气氛渗碳 工艺

2 .

1 结构钢的高温快速渗碳或深层渗碳 (

1 )

2 0 C r N i

2 M o 钢齿轮轴 的深层渗碳 渗层 深度 要求为

2 .

5 m I n, 最高使用温度

9 5

0 o C的常规可控气氛 多用炉的传统渗碳工艺如图 3所示 , 总工艺时间为

2 6 h .高温渗碳工艺如图 4所示 , 总工艺时间为

1 5 h .提 高设备生产能力

3 0 %以上 , 节能

3 0 % 一50%以上. 时间/ h 图320CrNi2Mo 钢齿轮轴的传 统渗碳 工艺 Fi g.

3 Tr a d i t i o n a l e a r bu r i z i n g p r o c e s s o f

2 0Cr Ni

2 Mo s t e e l g e a r s h a f t 、 赠时间,h图420CrNi2Mo 钢齿轮轴 的高温渗碳工艺 F ig .

4 Hi g h t e mp e r a t u r e c a rb u r i z i n g p r o c e s s o f

2 0 C r Ni

2 Mo s t e e l g e a r s h a f t (

2 )2

0 C r Mn T i 钢齿轮轴 的深层渗碳 渗层深度 要求为

4 m m, 使用井式渗碳炉 的传统渗碳工艺如 图5所示 , 总工艺时间为

7 2 h .高温渗碳工艺如图6所示 , 总 工艺时 间为1

6 h . 提高设备 生产 能力2 倍 以上 , 节 时间/ h 时l司/ h 图620CrMn T i 钢的高温渗碳工艺 F i g .

6 Hi g h t e mp e r a t u r e e a rb u r i z i n g p r o c e s s o f

2 0 C r Mn T i s t e e l 能60%以上 .

2 .

2 模具钢的高温渗碳 (

1 )3 C r

2 W8 V 热作模具钢的高浓度渗碳3Cr2W8 V钢的合金元素含量正好为高速钢 的一半 , 因 此也被称为半高速钢.该钢含钨量较高 , 热强性能好 , 但热疲劳性能稍差 , 表现在使用过程中出现粘模现象. 通过高浓度渗碳后 , 热疲劳性能得到一定的改善 , 即热 疲劳裂纹出现的时间被推迟 了, 使用寿命 比未经过高 浓度渗碳的模具提高大约

7 0 % 一1

0 0 %.采用的渗碳 工艺为:

1 0

0 0 o C, 渗碳

1 h , 然后快冷至 A r (

7 9

0 o C) , 再升至

1 0

0 0 o C, 渗碳

1 h后,再快冷至 A r (

7 9

0 o C) , 重复 4次, 最终一次可降至

9 8

0 o C, 保持

2 0 m i n后再 在180℃分级油 中淬火 .淬火后模具渗层硬度 可达

6 5―

6 8 H R C, 渗层深度

2 mm, 表面碳浓度为

1 .

8 %C. 回火工艺如图7所示 . 明时N/ h 图73Cr2W8 V热作模具高浓度渗碳后 的回火工艺 F i g .

7 T e mp e r i n g p r o c e s s o f

3 C r

2 W

8 V s t e e l a ft e r h i g h c o n c e n t r a t i o n e a rb u r i z i n g (

2 )低、 中碳合金钢的高温 固溶渗碳 为了弥补 莱 氏体工模具钢韧性不足的缺点 , 可选用低、 中碳合金 工模具钢进行表面渗碳 , 则可获得像莱 氏体钢一样的 高硬度 、 高耐磨性的表面........