國際上名牌汽車齒輪滲碳后淬火減小變形的主要措施是實現等溫和分級淬火,減小齒輪心表的溫差和發生相變的不同時性,來降低熱應力和組織應力的差異。也有報導汽車齒輪在低壓滲碳后施行變向高壓(2MPa)氣淬,可使同步環齒輪畸變落在非常狹小的范圍內。
應指出,嚴格的管理,科學先進的工藝方法,可靠的設備,精確的傳感器,能實現精密控制的成套工程系統(包括儀器儀表、閥、泵,執行動作元器件,計算機,程序設計和實施等)是確保精確生產,實現無廢次品生產和質量分散度為零的生產的保證。
1.1.2.3 少無氧化和少無脫碳:一般金屬在空氣中加熱會發生氧化和脫碳,這會造成金屬的大量耗損,也破壞工件的表面狀態和加工精度。表面發生脫碳的鋼鐵工件在熱處理后的性能會有所下降:硬度降低,耐磨性下降,表面產生張應力,降低抗疲勞性,耐蝕性變差等。這就有必要再行加工去除氧化脫碳層,或進行’復碳”處理,必然增加生產成本,浪費材料,增加能耗和降低成品率。
屬于少無氧化的熱處理技術主要包括可控氣氛、真空、感應、流態床、鹽浴、激光束、電子束、離子束、涂層、包裝(packing)和還原性火焰下的燃燒爐加熱技術。應用氣氛包括惰性(主要是Ar)和中性氣氛(N2)以及可控氣氛(控制H2/H2O,CO/C02的比值至一定程度)。對前兩者的氣體應進行干燥,使露點下降至-60℃以下。對后者的氣氛要在使用溫度下具有還原性,對防止脫碳而言,還要控制氣氛碳勢。氣氛熱處理在近30年來,有應用氮基氣氛的,它可應用碳分子篩的變壓吸咐空氣來制氮和應用薄膜分離制氮。對滲碳,由純氮和甲醇裂解氣體棍合的合成氣氛可以替代應用天然氣或丙烷制備吸熱型氣氛。通常生產中可應用99.8%的普氮中滴入甲醇,靠甲醇裂解氣中的H2和CO來去除普N中的殘留O2,這樣方法是簡單的。但在美國由于甲醇漲價,使成本增加很多。實際上在天然氣供應保證下,使用天然氣制備放熱或吸熱型氣氛更為可行。
應用真空,將爐子抽到0.1Pa的真空度,可實現大多數金屬的無氧化加熱,但由于真空中的加熱是輻射加熱,加熱速度較慢。往往再通入約0.8×105Pa的惰性氣體或氣氛,增加一定的對流來提高加熱速率,這在真空熱處理爐中已漸漸推廣使用。當前真空熱處理設備有單室、雙室、三室、多室、油淬、氣淬、油氣淬兩用、高壓氣淬、低壓滲碳高壓氣淬、多室低壓氣淬和高壓氣淬結合的半連續生產線以及低壓滲碳、高壓氣淬和回火的柔性生產線等。
感應加熱由于加熱速度迅速,也可屬少無氧化加熱方式,在一點不允許發生氧化場合可在感應加熱同時通入氣氛加以保護,日本電子工業(株)已提供類似的技術。目前已有應用感應加熱進行滲碳化學熱處理報導。應用流態床(必要條件下通保護氣)和正常脫氧的鹽浴爐中可實現無氧化加熱。在缺乏氣氛爐的現場可使用防氧化涂料和應用不銹鋼箔包裝后在空氣爐中的加熱,但注意,這幾種加熱方式會使加熱工件表面出現少量的脫碳。
鋼件在空氣或含CO2,和H2O的氧化性氣氛中加熱會發生脫碳的弊病,發生脫碳比發生氧化更為嚴重,要求也更嚴格。對加熱淬火而言,應用CO-CO2、N2-CO-CO2-H2O混合氣氛,爐氣的碳勢須與工件表面含碳量一致,對中高碳鋼的加熱,必須對爐氣實行碳勢控制。在應用真空加熱中,真空度達到不氧化時,也就不會發生脫碳。國外先進的熱處理技術對脫碳是控制的相當嚴格的。
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