老式井式渗碳炉的生产经验

hnzzwzh

wya-8短信
原因之二
你好！今天看了你的帖子，回答如下：
1．挡板的有两个作用
a.煤油先滴到挡板上后分散成小滴，比无挡板直接落入，裂解效果好
b.装料筐内有下而上的气流经挡板内孔吸(流)入风叶低压区
建议：因装炉销轴零件数量大吸碳表面积很大，保留挡板有利于深层均匀；
取消挡板已生产多日，如无深层，硬度不匀问题可取消。
2．渗碳层浅，同意你的判断，工艺不稳定, 煤油滴量小，延长了碳势调整时间....
3．下筐中筐出现深层不一, 下筐,中筐比上筐深层浅,我的看发
a. 装炉量大,煤油滴量不足.(不够用)
b. 很可能中间料筐与下筐之间的间隙或中间料筐与上筐之间的间隙太大(原因料筐变形或摆放不正造成),这样循环气流形成了短路,如中间料筐与上筐有太大间隙存在, 煤油裂解的部分气体经过间隙逢被风叶强烈吸入向上流动,造成上筐深层深, 下筐深层比中筐深层深的情况.这种现象应是个别的,不会经常出现的。
4．建议摆料方式：竖放，内管可不放或减小管径（中间带孔工艺管数条），理由：
a.使上下料筐形成气流短路，即部分裂解气体从管内底部直接进炉顶，未被零件吸收
（中间带孔内管短路可忽略）；
b.零件本身内孔+零件之间间隙对于气流流动，气流分布均匀性已足够更好，气体分子太小，好比人在车间内有空隙一样。
5．产品尺寸外径长度内径=40/88/19 经计算：
零件有效表面积 s = 0.02066M2
料筐零件数量  80条 / 层， 3层 / 筐  80×3×3 = 720
重量：  0.668 kg / 件
装炉零件总表面积： S = 14.9 M2
6. 关键建议：
经计算煤油滴量
仅用于零度本身：第一小时内滴量6.64—8.86ml /min
建议  你们采用的大滴量的时间应确保
碳势调整期时间大约10-30 min, 渗碳期 60-90 min, 再减少至原值。(未知原工艺)
建议  煤油用流量计加入,能稳定工艺
转发

hnzzwzh

对论坛的短信功能不太熟悉，今天才看到wya-8的短信，实在抱歉。短信内容非常翔实，所以转发在上楼。

挡风板的作用如此重要。看来有必要进行一些改进。
第1小时滴量按0.45-0.6ml/m2计算的吗？
炉内气流循环如果能做个示意图就好了。我还有点没看懂气流短路的几种情形。

gf665219

我们公司用的工艺是，对于有螺纹保护的，渗碳后空冷，然后转机械加工去掉渗碳层。
守炉睡觉是很正常的啦，只要有时间观念控制好装炉时间和保温时间，就没有问题，因为我觉得一般的热处理车间对这些方面要求都不是很严格，因为夜班是没有领导的嘛。

junnan448

这些问题可能是由以下方面导致：
1.装炉控制：零件的摆放方式；渗碳面的间距是够合适；零件的渗碳总面积等主要考虑因素。
2.过程控制：炉内气氛碳势控制是否正常；炉内温度是否正常；工艺时间是否合适。
3.设备控制：氧探头是否正常；气氛原料是否正常输入等
4.人员管理：热处理的现场操作是最主要的环节，只有安全的正确的操作才能保证产品质量。

这些都是最基本的一些生产管理要求，仅供参考！

xiulirong

生产过程中应注意的我也说几句，仅供参考
1、工件竖直摆放能减少变形
2、定期清理炉内的碳黑，使炉内循环均匀
3、下区温度比上区温度高，设定温度时要稍有区别
4、滴入少量的甲醇，能提高渗碳速度
5、装炉量大时，排气时间要充分（特别是小件）
6、看炉时要注意渗剂流量、电机转动、温度等是否正常及热电偶的位置

孙家见

楼主是重庆人啊？
你用的设备和我们用的情况差不多，只是产品不一样。我们的井式炉到现在也是挡风板全部拆完了，原因是焊接不牢固总是脱落，领导就说干脆不用。我也知道其作用重要，但是终究拗不过领导。炉内炭黑也是很久不清理，装炉方式也是考虑质量的同时兼顾方便工人操作，甚至质量还作出让步。

hnzzwzh

回复 43# gf665219


    是的，夜班没有领导，但设备老化总会导致一些故障，现在只能是凭经验来处理设备故障，比如无。但如果工人闹点情绪，不闻不顾，责任心不强就会生产出一些不合格品。谢谢你的关注。

hnzzwzh

回复 44# junnan448


    装炉方式由于没有合适的工装来保证，只是用手去感觉零件是不是靠得很紧。零件的渗碳总面积已经通过装炉量来工艺验证了。但对我来说是一个编制新产品工艺的参考。
炉内温度我通过温控仪来控制；工艺时间是通过实践检验的成熟工艺；只有炉内气氛碳势暂无控制。
设备控制方面没有氧探头。
人员方面，因为只是技术质量方面的管理，对工人的违规做法也只能去指出来。谢谢你的关注。

hnzzwzh

回复 45# xiulirong


    1、2、3、5和我公司现在采取的措施一样，本来是一周清一次炭黑，现在改为半个月。4嫌操作麻烦，闹过一次炉子起火就没有再提了。6是操作者知道但有时故意违反的。谢谢你的关注。

hnzzwzh

回复 46# 孙家见


    22年前我差点去了重庆参加工作，但事实是我现在在湖南。
我们现在领导重视质量，希望能有所作为。谢谢你的关注。

hnzzwzh

按照设备保养制度，设备管理以进行日常保养为主，对设备部件进行定期保养，以提高各部件的使用寿命，并且要在设备部件出问题前进行更换，尽量消除其对产品质量和产量的影响。

现在我公司的现状是在设备发生问题的时候才通知维修车间修理。那么有什么现象能提醒我们渗碳炉有问题呢？
比如5#炉，在排气阶段，电风扇声音很大，但温度升高后声音减弱了，因为产品质量还可以，所以就一直生产下去，一直到风扇掉落，才确定是风扇轴和不锈钢螺母材料不好。

ljgljg

以前买南京摄山的炉，滴油孔通根管至挡风板下面，易积炭黑结块堵塞，经常用铁棍捅。但质量稳定，炉罐闽光商标的用了十多年了还凑合用。现在买的炉该精简的都去掉了，质量全靠人控制，炉罐三年就完了。

hnzzwzh

回复 52# ljgljg


    "滴油孔通根管至挡风板下面"，这与上面说的挡风板的作用之一：有利于分解渗剂不相符。疑惑中……

秋天的风

讨论了这么多,感觉楼主的装炉量太大了,产品到温入炉,15分钟大滴量甲醇排气,后改300滴/分,炉子到温后关甲醇改煤油15ml/min,均温60-90分后再开始强渗,渗碳后期减少煤油,开点甲醇,抽样后再调整煤油\甲醇量和出炉时间.
我们公司做这样的产品一般是用16#铁丝扎串后(每个产品间铁丝拧一下隔开)挂在架子上做的,1炉只有一架,挂两层.

hnzzwzh

回复 54# 秋天的风


    今天正式上班。
如果按版主的意见，我们公司的成本会大幅上升。产能也会大幅萎缩。我们热处理现在的成本优势主要就是渗碳的炉量大。也许这是我们的成功之处。只不过我是个初学者，所以对现在的工艺心存疑惑，这么大的炉量是如何保证质量的呢？在930℃的渗碳炉内，究竟在发生什么呢？煤油化成了气体，气体在产品与产品，产品与筐，筐与坩锅之间流动，风扇叶在转，给气体施加了压力，在压力下，气体从上筐流到中、下筐，再从底座沿坩锅内壁向上，在压力下部分气体沿废气管排出燃烧。滴油量越大，气体分解越多，在相同的空间里致使气压增大。但再大也大不过风扇的压力，还得乖乖地从中间往两边循环。

hnzzwzh

今天对一台渗碳炉的保温过程的加热进行记录。上区加热的时间是1.08分/次，加热频率是2.83分/次，下区加热的时间是2.37分/次，加热频率是16.72分/次。
上区三相电流强度50A，50A，50A；下区三相电流强度91A，95A，65A。
请专家试分析一下。

秋天的风

下区电流不平衡,有问题!

hnzzwzh

转载中国金相分析网
柴油机零件气体渗碳缺陷分析及对策     王荣滨     （南弯工具厂，江西南昌330004)
        柴油机向大功率、高负荷、高增压、低油耗和轻重量方向发展，因此，对其传动齿轮、凸轮、气缸、柱塞等受力结构件需进行渗碳或复合渗表面强化处理，以提高表面硬度、耐磨性和抗疲劳、抗粘结、抗咬合、抗擦伤等性能：基体具有很高强韧性，如此，表硬内刚，方可赋予构件高承载能力与可靠性及长寿命。常用20CrMnMo、20CrMnTi、20CrNi3A、20Cr2Ni4A、20CrMoA、20Cr2Ni4WA等低碳低合金钢件渗碳，以表层碳浓度控制在0.80%～0.90％为宜，可使渗层均匀、碳浓度由表至里平缓下降。渗碳层分三层：渗碳件空冷时，表层为过共析层，是细密珠光体加颗粒状均匀分布碳化物：次表层为共析层，属细密珠光体组织；内层为亚共析过渡层，属细密珠光体加少量铁素体组织。心部基体为原始组织。淬火组织为隐晶状或细针状马氏体加均匀分布细粒状碳化物加少量残余奥氏体组织。但在实际生产中，材质、设备、操作等方面的原因可能导致10种渗碳缺陷。本文针对几种主要的常见缺陷，分析其产生原因，阐述确保渗碳质量达到指标所采取的对策。
                        2缺陷分析与对策
                        2.1黑色组织
                        2.1.1产生原因
                        常见缺陷之一是渗碳层淬火马氏体基体中夹杂着团块状的托氏体黑色组织，其硬度低，极易腐蚀。原因是渗碳介质中含氧过多，排气不充分或炉膛密封不严，炉内压力过低而吸入炉外空气中氧，发生内氧化。炉气中氧（0）原子吸入钢中向内扩散，在晶界形成Cr、Mn、Ti、Si等元素氧化物，造成晶界处合金元素贫乏，由于此处淬透性低，淬火时便形成厚约20mm的黑色托氏体组织。黑色组织的力学性能低劣，会严重影响零件使用寿命。
                        2.1.2对策
                        严格控制渗碳介质氧含量，选用甲醇排气，密封炉雄，提高炉内压力。渗碳淬火选用真空炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热渗碳件等措施可避免黑色托氏体组织形成。对已形成黑色组织的渗碳件（若有余量），可通过抛光、喷丸或磨削消除缺陷。
                        2.2反常组织
                        2.2.1产生原因
                        钢锭在冷凝结晶时缓慢冷却(≤5℃/min)，促使铁素体从奥氏体中呈大块状或沿晶界呈网状析出；当渗碳钢中含有过量P、O、N杂质和Mn、Si元素较多时，炼钢时会引起严重偏析，在奥氏体化温度下缓冷，铁素体易呈带状析出。经轧制，铁素体沿轧制方向呈带、网状分布，使钢力学性能有明显方向性，横向塑性与韧性人大低于纵向。材质先天缺陷，则会同时引起渗碳浓度和渗碳层不均匀性，降低渗碳层与基体结合力，易造成疲劳龟裂。
                        2.2.2对策
                        钢锭经扩散退火后轧制，应再经改锻，尤其是大型齿轮、轴等渗碳件钢材，需反复多次双十字形变向墩拔锻造，之后利用锻造高温余热淬火，接着高温回火；或锻后缓冷后正火加高温回火，如此可消除反常组织。关键是提高钢材冶金质量，严格原材料入库检查，不合格材料不投产。
                        2.3碳化物不正常
                        2.3.1产生原因
                        碳化物不正常表现为渗碳层中二次碳化物呈网状、块状、堆积状和针状分布。这是因为渗碳剂活性强、滴量过大，导致渗碳层浓度过高。渗碳后缓冷，过共析表层几次碳化物沿晶界呈分叉和半网状、全网状析出。渗碳温度过高时，二次渗碳体呈针状插入晶内。当原材料原始组织粗大和偏析严重时易导致块状碳化物形成和产生堆积状碳化物。不正常碳化物构成对基体切割作用，增加脆性，成为应力源，导致淬火裂纹和磨削龟裂。
                        2.3.2对策
                           
                        应严格控制渗碳浓度，世界工业发达国家推荐最佳表面含碳量为：美国0.90%、德国0.85%、日本国0.80%～0.85%、原苏联0.90%～1.10%。国内基本参照原苏联标准。生产实践表明，含碳量大于或等于1.0%时易产生不正常二次碳化物。对20CrMnTi齿轮渗碳层接触疲劳、弯曲疲劳和多次小能量冲击的综合评定也表明：渗碳表面最佳含碳量为0.80%～0.90％。国内不少厂矿只检测渗碳层深度，不检渗碳浓度，也是造成产品质量不稳定的主要因素之一。为弥补碳化物不正常缺陷，可在高温扩散球化处理后正常正火再进行二次淬火。相应的措施还包括选择细晶粒优质钢材、适当降低渗碳剂活性、严格渗碳强渗期与扩散期渗剂滴量、控制炉气碳势、确保所需碳浓度等。
                        2.4渗碳层剥落
                        2.4.1产生原因
                        当渗碳层浓度急剧变化时，可导致淬火后渗层硬度梯度过陡。表面层碳浓度过大．易形成网状、链状、块状、堆积状碳化物，增加渗碳层脆性，降低渗层与基体结合力，服役时在外力作用下便引起渗碳硬化层剥落。
                        2.4.2对策
                        在中性保护气氛中扩散处理，使表面碳向内层扩散，以降低表层碳浓度，促使碳浓度梯度平缓。若有足够加工余量，可将高碳浓度表层磨去，再在中等活性碳势下补渗。经验表明，Cr、Mn、M。、V、W等碳化物形成元素可促使碳浓度梯度变陡，Ni、Si等非碳化物形成元素可使碳浓度梯度平缓。要选用优质渗碳钢和严格控制碳势；应尽量避免使用单一煤油渗剂，而应选甲醉、煤油复合渗剂；采用RE催渗-甲醇排气-煤油强渗-甲醇扩散-微机控碳势气体渗碳新工艺，能显著改善渗碳层内在质量、增强渗层与基体结合力，从而避免渗碳层剥落。
                        2.5软点
                        2.5.1产生原因
                        沸腾渗碳钢易产生块状铁素体、严重偏析等异常组织、经冷压力加工后渗碳引起晶粒异常长大。对于这种带状组织、严重偏析等异常组织，经冷压力加工后渗碳引起晶粒异常长大，常规热处理无法消除，而保留在淬火组织中，块状铁素体由于硬度低，故而形成淬火软点。还有，当渗碳表面碳浓度过高、加上最终淬火温度偏高时，会有过量残余奥氏体产生，并保留在使用状态中，残余奥氏体集中处硬度低，也就形成软点。此外，由于淬火冷却介质老化、有油污导致局部冷速缓慢，或由于渗碳时碳黑覆盖工件造成局部未渗上碳，也都会导致淬火软点。此缺陷的产生会降低渗碳件疲劳强度，使其加速磨损。
                        2.5.2对策
                        渗碳浓度高进行扩散处理后用下限温度淬火，能减少残余奥氏体含量，或淬火后进行冷处理，使残余奥氏体向马氏体转变。也可将渗碳件抛光后补渗。选用电炉钢或电渣钢而不用沸腾钢、选用活性适中渗碳剂、翻新或更换淬火冷却介质、增冷速等工艺措施，都能有效避免淬火软点形成。
                        2.6其它缺陷
                        其余5种缺陷为无渗碳层、渗碳层薄、渗碳层过厚、渗碳层不均匀和渗碳件表层腐蚀。相对而言，这几种缺陷一般较易克服。它们主要由渗碳设备密封不严、仪表控温失灵、装挂不当、渗碳剂不纯、操作不当等造成的，因此只要严格按技术工艺条件生产，问题即迎刃而解，在此不一一赘述。
                        3 结束语
                        影响柴油机零件气体渗碳质量的因素很多。对不同渗碳缺陷的产生原因应作具体分析，并采取相应措施加以克服，以提高气体渗碳零部件性能。气体渗碳现场经验表明，从排气孔火苗可大致判断炉内渗碳气氛是否正常：正常火苗粗壮无分叉，呈杏黄色，高约100～150mm，喷吐有力，此时炉内正常压力为196～294Pa。现代Z90型微机能准确控制气体渗碳过程――碳势控制精度簇0.15％、碳浓度控制精度士0.02％、温度控制精度土1.0℃，可控制强渗碳势、扩散碳势和渗碳层厚度，实现渗碳过程自动化．避免、克服或消除上述多种渗碳缺陷，提高渗碳质量和渗碳件寿命．

hnzzwzh

今天再次碰到那个质量缺陷。在产品倒角处崩掉一小块。这一次有三个型号的产品都有，生产者有多用炉生产的，有渗碳盐浴淬火的，有外协的。
心里一直认为是渗碳过程致产品表面碳浓度过高，使得产品尖角处有崩掉的现象。
这次下定决心要找到真正的原因。
今天到倒角现场观察，发现了一箱产品100只中有2个在倒角前已经有了凹坑，倒角时车刀被凹坑所阻滞，使产品在倒角后留下了似乎在倒角处崩掉一小块的现象。
明天要跟踪凹坑的来源。请大家先发表自己的猜想。

hnzzwzh

这两天都被质量问题弄得焦头烂额。月底，又是农历年的第一个月，产量非常多，型号有两个相近的，长度仅相差3mm，在渗碳备料时就混型过一次，再到淬火时混型，再到酸洗时又混型。
多用炉生产的产品因为碳黑多，酸洗不干净，造成手工清洗，累了我们多用炉的员工。
通过酸洗现场观察，发现了倒角处疑似烧伤的产品。今天偶遇南昌和宁波的热处理专家，大胆请教了一下，没想他们很热心地进行了观察，并说明了他们的看法。我赞同对几个产品的看法：产品是打碰伤造成倒角处凹坑。