專利名稱：一種復(fù)合滲碳劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)熱處理領(lǐng)域。
井式爐滴注式氣體滲碳工藝是國(guó)內(nèi)外機(jī)械行業(yè)中最常用的工藝方法之一。滲碳件質(zhì)量的好壞關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。滲碳件表面碳濃度低，將降低工件表面的接觸疲勞強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。表面碳含量過(guò)高，則易產(chǎn)生表面網(wǎng)狀或塊狀碳化物，增加表面脆性。滲碳件表層碳含量是0.9～1.0%時(shí)具有較好的表面綜合機(jī)械性能，控制滲碳件質(zhì)量的主要途徑是根據(jù)不同的實(shí)際使用條件，控制滲碳層的碳含量，對(duì)于滴注式氣體滲碳而言，必須控制氣氛的碳勢(shì)。影響滲碳?xì)夥仗紕?shì)控制精度的主要因素之一是爐氣成份能否穩(wěn)定，爐氣成份的穩(wěn)定性又直接與滴注劑的分解產(chǎn)物有關(guān)。
目前國(guó)外(如歐州和日本)廣泛應(yīng)用的滲碳工藝方法是所謂的卡博馬格法(Carbomaag)?？úR格法氣體滲碳是將兩種有機(jī)液體直接滴入井式爐內(nèi)進(jìn)行裂解制備滲碳?xì)夥铡＿@兩種有機(jī)液體，一種是供載氣和稀釋用的甲醇，另一種是醋酸乙脂或丙酮，它們?cè)跐B碳溫度下裂解的滲碳?xì)夥?，爐氣成份穩(wěn)定，滲碳質(zhì)量好，容易進(jìn)行可控氣氛滲碳。鑒于我國(guó)的具體情況，丙酮，醋酸乙酯的成本偏高，所以我國(guó)絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用燈用煤油作滲碳劑。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，滲碳速度快。但煤油屬鏈烴類的碳?xì)浠衔?，其成份結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并因產(chǎn)地不同而異。煤油在滲碳溫度(920℃)下，基本按下式分解
CnH2n+2n〔C〕+(n+1)H2n＝9-16由于煤油的裂解組分中沒(méi)有一氧化碳，煤油作為滴注劑滲碳所產(chǎn)生的裂解氣氛中的一氧化碳，主要靠排氣期結(jié)束后殘留在爐內(nèi)的氧來(lái)形成。隨著滲碳時(shí)間的延續(xù)，爐氣中的一氧化碳逐漸減少，各組份含量變化大，過(guò)剩的碳將導(dǎo)致形成碳黑。針對(duì)這種情況，可用煤油+空氣，煤油+水的方法，適當(dāng)?shù)卦黾訝t內(nèi)氧氣，解決煤油裂解氣中一氧化碳的波動(dòng)過(guò)大，過(guò)剩碳太多的問(wèn)題。也有人，如廣東機(jī)械學(xué)院黃拿燦提出了“配比煤油”工藝，但該文作者未能解決甲醇與煤油互不相溶的問(wèn)題，而采用電磁閥流量計(jì)等機(jī)械裝置，通過(guò)調(diào)整兩種液體的流量比例并使其同時(shí)流入滲碳爐內(nèi)裂解的方法來(lái)構(gòu)成“配比”煤油。這種配比煤油在實(shí)現(xiàn)該工藝時(shí)要求甲醇和煤油必須同時(shí)分別以兩條管道，按不同流量滴入爐內(nèi)。流量的比例須靠流量計(jì)控制，液體的流動(dòng)受自身重力的作用，并隨液面變化而變化，由于流量的經(jīng)常變化及兩種液體的流量變化不同步，所以使操作者在實(shí)現(xiàn)該工藝時(shí)，有種種不便。
為了解決以煤油作滲碳劑所存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明同樣以向煤油中補(bǔ)充氧份為基本依據(jù)，通過(guò)選用適當(dāng)?shù)拇碱惡拖⊥猎?，?shí)現(xiàn)其與煤油的互溶，促使煤油充分裂解并穩(wěn)定其裂解氣氛中的一氧化碳含量，獲得了成功。
本發(fā)明復(fù)合滲碳劑由互溶的煤油，醇和稀土元素組成，其成份為含煤油60～80%，醇20～40%和稀土元素0.3～0.6%(均按重量%)，所說(shuō)的醇含碳源子數(shù)最好是1～7，所說(shuō)的稀土元素最好是鈰和/或鑭。本發(fā)明復(fù)合滲碳劑中的醇和稀土給煤油補(bǔ)充適當(dāng)?shù)难?，使其裂解組份中增加一氧化碳和裂解氣氛的穩(wěn)定，并且能降低煤油的過(guò)剩碳，使?fàn)t氣組份中的甲烷(HH4)的含量保持適當(dāng)值。稀土元素對(duì)提高滲碳速度有很大的作用，這是因?yàn)橄⊥猎匾资构ぜ砻嫜趸F還原，潔凈工件表面;稀土元素的滲碳入能降低晶界能，使奧氏體晶粒細(xì)化，在滲碳過(guò)程中由于晶粒細(xì)化，晶界增加，加速了碳原子在鋼中的擴(kuò)散;稀土元素的原子半徑較大，它的滲入使?jié)B層的點(diǎn)陣常數(shù)發(fā)生較大變化，這種點(diǎn)陣畸變有利于碳原子在畸變區(qū)的偏聚，而導(dǎo)致表面碳濃度提高，從而加速碳的擴(kuò)散。本發(fā)明復(fù)合滲碳劑，可用于單液滴注滲碳，也可與甲醇雙液共同滴注進(jìn)行滲碳。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.本復(fù)合滲碳劑裂解氣氛中各組份含量波動(dòng)小，成份穩(wěn)定。
2.本復(fù)合滲碳劑滲碳速度快，較煤油滲劑提高滲碳速度10～15%。
3本發(fā)明復(fù)合滲碳劑滲碳能力比煤油強(qiáng)，碳的可用量比煤油大，因此相同條件下，滲碳劑的消耗量小。
4.本發(fā)明復(fù)合滲碳劑，用于滴注式井式爐單因素可控滲碳，能保證碳勢(shì)控制精度≤0.05%，在井式爐內(nèi)單液或雙液滴注滲碳，一氧化碳含量波動(dòng)范圍≤±1%，甲烷含量適當(dāng)，碳黑沉積少。
5.本滲碳劑穩(wěn)定，常溫下久置無(wú)分解。
實(shí)施例1以本發(fā)明之復(fù)合滲碳劑，含煤油75%，異丙醇23～24%，正丁醇1%和稀土元素0.3%(均按重量%計(jì))。
滲碳溫度920℃，時(shí)間4小時(shí)滲碳處理的鋼號(hào)20CrMnTi 20＃鋼滲層厚度1.05mm(20CrMnTi)0.75mm(20＃鋼)淬水后硬度HRC60～62滲碳爐RJJ-75滴量120滴/分鐘實(shí)施例2以本發(fā)明復(fù)復(fù)合滲碳劑，含煤油80%，正丙醇17～18%，異丁醇2%，稀土元素0.6%(均按重量%計(jì))。
滲碳溫度920℃，時(shí)間5.5小時(shí)滲碳處理的鋼號(hào)20CrMnTi20Cr滲層厚度1.2mm(20CrMnTi)1.1mm(20Cr)淬水后硬度HRC60～61滲碳爐RJJ-75滴量130滴/分鐘實(shí)施例3以本發(fā)明之復(fù)合滲碳劑，含煤油68～72%，異丙醇25～30%，異戊醇0.8～2%，稀土元素0.5%，(均按重量%計(jì))。
滲碳溫度920℃，時(shí)間4小時(shí)滲碳處理鋼號(hào)20CrMnTi 15＃鋼 12CrNi3滲層厚度1.1mm(20CrMnTi)0.65mm(15＃鋼)0.94mm(12CrNi3)淬油(20號(hào)機(jī)油)后硬度HRC58～60滲碳爐RJJ-60滴量甲醇130滴/分鐘氧探頭探勢(shì)控制精度≤0.05%實(shí)施例4以本發(fā)明之復(fù)合滲碳劑，含煤油78%，正丙醇20%，正戊醇1.7%和稀土元素0.3%(均按重量計(jì)%)，將其先在裂解爐內(nèi)，于920℃裂解溫度下裂解，與氮?dú)獍?∶2的比例混合后送至ZDJ-1000真空離子滲碳爐內(nèi)，滲碳溫度1000℃，時(shí)間小時(shí)，滲碳處理的鋼號(hào)為20CrMnTi，滲層厚度1.125mm。
本發(fā)明復(fù)合滲碳劑的包裝、標(biāo)志、貯存、運(yùn)輸、交貨驗(yàn)收等均按ZBJ36。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合滲碳劑，其特征是由互溶的煤油，醇和稀土元素組成，其中含煤油60～80%，醇類20～40%和稀土元素0.3～0.6%(均按重量%)。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲碳劑，其特征是所說(shuō)的醇含碳原子數(shù)最好是1～7。
3.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲碳劑，其特征是所說(shuō)的稀土元素最好是鈰和/或鑭。
全文摘要
一種由互溶的煤油，醇和稀土元素組成的復(fù)合滲碳劑，適于井式氣體滲碳爐的滴注式氣體滲碳和真空離子滲碳，尤其適合于井式滲碳爐的可控氣氛滲碳，使單因素可控氣氛滲碳碳勢(shì)控制精度≤±0.05％，無(wú)碳黑，滲碳速度高于煤油，一號(hào)滲碳油，丙酮和醋酸乙酯。
文檔編號(hào)C23C8/22GK1036232SQ89101219
公開(kāi)日1989年10月11日 申請(qǐng)日期1989年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月4日
發(fā)明者劉躍, 汪伯華, 酈振聲 申請(qǐng)人:國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)武漢材料保護(hù)研究所