探討真空滲碳滲劑：技術(shù)發(fā)展方向與趨勢

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-10-12

傳統(tǒng)的氣體滲碳在當(dāng)今滲碳方法中仍占主導(dǎo)地位。但是從品質(zhì)(晶界內(nèi)氧化)、經(jīng)濟(jì)性（氣氛制備與消耗)、交貨期(生產(chǎn)周期)等方面看，未來不能完全依賴此法。另外，為防止“溫室效應(yīng)”，向大氣層排放CO2,量受到嚴(yán)格限制，傳統(tǒng)的氣體滲碳方法面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

真空滲碳介質(zhì)多年來一直采用丙烷。但隨著裝爐量的增加，壓力隨之增大，當(dāng)壓力超過一定值后，即有炭黑出現(xiàn)。雖然可采取措施,但不理想。真空滲碳的主要應(yīng)用困難是，丙烷一旦進(jìn)入爐內(nèi)(600~1000℃)，會迅速分解為[C]+H2+CH4，這種未與工件接觸而產(chǎn)生的〔C]很快呈微粉態(tài)在爐中浮游，逐漸在熱區(qū)沉積成炭粉，而在冷區(qū)則附著于冷壁，形成焦油，造成污染。

在真空條件下采用乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、丙烯(C3H6)作為滲劑的方法是目前正在開發(fā)研究的主要?jiǎng)酉?。乙炔與乙烯、丙烯、甲烷、丙烷相比，不僅“碳”源豐富、傳輸能力強(qiáng)、滲碳能力強(qiáng)，而且只在與工件表面接觸時(shí)才發(fā)生分解，這就使得在形狀復(fù)雜、深盲孔、批量裝爐等情況下，既能實(shí)現(xiàn)均勻滲碳，又使污染降小。這種使用乙炔氣的真空滲碳技術(shù)克服了多年以來丙烷真空滲碳極易出現(xiàn)“炭黑”的缺點(diǎn)。另外，對于同樣深度的盲孔（如90mm深)，采用乙炔時(shí)從口端到底部整個(gè)內(nèi)表面可完全被滲碳淬硬，而乙烯、丙烷等不超過6mm。

真空滲碳技術(shù)未來的發(fā)展特點(diǎn)是低壓滲碳（≤4kPa)。用乙炔（≤1kPa)代替丙烷的真空滲碳技術(shù)，已開始在世界范圍內(nèi)逐漸得到應(yīng)用。在日本，(780kg/爐）的熱壁真空滲碳爐（壓力1.7kPa)已運(yùn)轉(zhuǎn)500多爐次，對多品種工件滲碳及畸變小的淬火取得了良好的效果。日本東方公司推出了在真空條件下檢測碳化氫氣體分解度及真空條件下直接測定氧濃度的探頭，以求實(shí)現(xiàn)與常壓下氣體滲碳一樣的“氣氛濃度的反饋控制”，并開發(fā)了“帶有氣氛控制系統(tǒng)（≤4kPa)的真空滲碳爐”。日本同和礦業(yè)公司開發(fā)了新的真空條件下直接滲碳技術(shù)，并研制出氣氛控制式( <6.6kPa)真空滲碳爐。這些重要的技術(shù)動(dòng)向，為真空滲碳技術(shù)注人了新的生命力。

從滲碳技術(shù)長期發(fā)展的歷史來看．由于新技術(shù)不斷出現(xiàn)、氣體滲碳方法的缺點(diǎn)和不足已被廣大用戶所認(rèn)識和體會。一種滲碳速度快、滲碳質(zhì)量好（無內(nèi)氧化層)、沒有火焰、沒有炭黑．節(jié)能、省資源（如省氣)、二氧化碳排放量極少和符合環(huán)保要求的真空滲碳技術(shù)的普遍應(yīng)用已為期不遠(yuǎn)。