渗碳多用炉的工艺原理与核心技术参数解析

渗碳多用炉的工艺原理与核心技术参数解析

渗碳多用炉的工艺原理与核心技术参数解析

一、工艺原理：通过可控气氛实现材料表面强化

渗碳多用炉是一种通过在高温环境中向工件表面渗入碳原子，从而提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度的热处理设备。

温度与时间控制

加热阶段：工件随炉温升至 900~950℃（渗碳z佳温度区间），使奥氏体晶粒充分溶解碳原子。

保温阶段：在渗碳温度下保持一定时间，通过控制保温时长调节渗碳层深度（经验公式：每小时渗层增加约 0.1~0.15mm）。

冷却阶段：根据工艺需求选择不同冷却方式：

直接淬火：出炉后快速冷却至马氏体转变点（Ms≈200℃）以下，获得高硬度马氏体组织；

缓冷（退火或正火）：用于后续机加工或二次淬火，减少内应力。

3. 碳势控制原理

碳势定义：指炉内气氛与工件表面达到平衡时的碳含量（通常用奥氏体中碳的质量分数表示，如 1.0% C）。

控制逻辑：通过 氧探头 实时监测炉气中氧分压，结合 红外气体分析仪 检测 CO₂或 CH₄浓度，反馈至控制系统调节富化气流量，使碳势稳定在设定值（精度 ±0.05% C）。

核心技术参数解析：决定设备性能与工艺适配性

1. 温度相关参数

z高工作温度：通常为 950~1050℃，决定可处理材料的类型（如高温渗碳需设备耐温≥1000℃）。

炉温均匀性：指炉内有效加热区各点温度的z大偏差（一般≤±5℃），直接影响渗碳层均匀性。例如，炉温偏差超过 ±10℃时，相同保温时间下渗层深度差异可达 0.2mm 以上。

2. 气氛控制参数

碳势控制范围：常见 0.3%~1.2% C，需覆盖低碳钢（如 20 钢，渗碳后表面碳含量≈0.8%~1.0% C）和高碳钢渗碳需求。

气氛流量调节精度：富化气流量控制精度需≤±2%，例如丙烷流量从 5L/min 调整至 8L/min 时，碳势应在 15 分钟内稳定至目标值。

3. 处理能力参数

有效炉膛尺寸：以 “长 × 宽 × 高” 表示（如 2000×1000×800mm），决定单次z大装炉量（按工件密度 7.85g/cm³ 计算，容积 1.6m³ 的炉膛可装载约 10 吨工件）。

装载方式：

料盘式：适合中小型工件，每层料盘承重 500~2000kg；

输送带式：适合连续化生产，输送速度 0.1~1m/min 可调。

4. 能耗与环保参数

加热功率：根据炉膛容积计算（如 10m³ 炉膛功率约 150~200kW），能耗指标≤800kW・h / 吨工件（连续生产工况）。

废气处理：渗碳过程中产生的废气（含 CO、H₂等）需通过 燃烧装置 处理后排放，燃烧后废气中 CO 浓度≤300ppm（国家标准限值）。

5. 控制与安全参数

控制系统：采用 PLC + 触摸屏 或 DCS 系统，支持工艺曲线存储（≥100 组）和实时数据追溯（如温度、碳势历史曲线）。

安全保护功能：

超温报警：温度超过设定值 10℃时自动切断加热电源；

气氛泄漏检测：配备可燃气体报警器，当炉内气氛泄漏导致车间内可燃气体浓度≥爆炸下限的 20% 时触发声光报警。