5.1.3 固体渗碳

1.固体渗碳剂

固体渗碳剂的组成及作用如表5-13所示。几种常用的固体渗碳剂列于表5-14。

表5-13 固体渗碳剂的组成及作用

表5-14 几种常用的固体渗碳剂

配制和使用固体渗碳剂时，应注意以下几点：

1）当全部使用新渗碳剂时，渗碳剂应先装箱密封，在渗碳温度下焙烧一次后再用。未经焙烧，不要使用，否则易导致零件表面碳浓度过高，使渗层中出现粗大的碳化物，使淬火后残留奥氏体量增加。

2）将新、旧渗碳剂混合使用时，新渗碳剂应占20%～30%（质量分数）。

3）回收的旧渗碳剂需除去氧化铁皮，筛去灰分。对损失的催渗剂应予以适当补充，或适当增加新渗碳剂的比例。

2.固体渗碳工艺（见表5-15）

表5-15 固体渗碳工艺

固体渗碳工艺曲线如图5-4所示。

图5-4 固体渗碳工艺曲线

a）普通渗碳工艺曲线 b）分级渗碳工艺曲线

3.固体渗碳的操作

（1）准备

1）检查设备和仪表工作是否正常。

2）工件准备参照气体渗碳操作规程。

3）试样准备，试样材料与工件相同，炉前试样2件，ϕ10mm×（200～250）mm，外端弯成环状，便于取出；炉后试样，每箱1件以上，ϕ10mm×（30～50）mm。

（2）装箱的注意事项 渗碳箱外形为圆柱形或立方体形，可用耐热钢板或低碳钢板焊接而成，也可用铸铁铸成，箱盖和箱体之间的密封要好。常用的固体渗碳箱如图5-5所示。

图5-5 常用的固体渗碳箱

1）根据工件形状、尺寸和数量，选择合适的渗碳箱，渗碳箱容积一般为工件体积的3.5～7倍。

2）工件的放置应使其尽量不产生变形。

3）装箱时，先在箱底铺一层渗碳剂并捣实，然后摆放工件，再用渗碳剂填满并加盖，最后用熟料耐火泥密封。在摆放时，工件与箱壁、箱底之间以及工件之间都应保持适当的距离，如表5-16所示。

表5-16 工件摆放间距

4）试样应放在有代表性的地方，插入炉前试样两根，插入深度为100～120mm。

5）对渗碳层要求不同的工件，如需同炉渗碳，不能装在同一渗碳箱中，可按不同渗层要求分别装箱，工件渗层浅的渗碳箱装在炉口处，便于先出炉。

（3）操作要点

1）空炉升温到850～900℃时，即可将渗碳箱装入炉内。

2）升温到800～850℃时透烧一段时间（视装炉量和渗碳碳箱的大小而定），然后再将炉温升至渗碳温度。

3）按规定渗碳时间保温，在预计出炉时间前60min和30min先后取出两根炉前试棒，根据断口硬化层深度确定出炉时间。采用分级渗碳工艺时，在渗层深度接近要求的下限时，在840～860℃保温一段时间进行扩散，扩散结束后出炉。

4）渗碳箱出炉后，空冷至300℃以下开箱，取出工件。过早开箱会增大零件的变形，并使渗碳剂烧损严重，同时，劳动条件差。