本发明涉及一种钢铁材料零件无氧化加热的方法。
背景技术：
具有ac1的钢和铸铁及其含有其它元素的同类材料在热处理时的氧化能使零件表面烧损、粗糙变质，性能降低，造成浪费。无氧化加热的基本原则就是避免零件表面与加热介质发生氧化作用。为了实现无氧化加热，加热零件的炉气必须是无氧化或还原性气氛。当今实现无氧化加热的设备或方式一般有保护气氛炉、真空炉、氨热分解气氛保护炉、氮基气氛保护炉、滴液式保护气氛炉还可利用其它保护性加热介质，如流态化炉，盐浴炉或埋入其它液态介质加热以及中小件局部进行涂料保护加热等办法。
采用上述设备或方式进行无氧化加热，其主要问题是设备价格昂贵，如果不进行批量生产成本较高，涂料保护操作麻烦、质量容易不稳并且不易批量生产。另一种方式是在零件加热时留加工余量，加热后处理掉余量，但如此操作也费工费钱抬高成本。
技术实现要素：
本发明目的是为了解决现有进行无氧化加热的方法存在成本高、操作困难，加工质量不稳定，不易批量生产的问题，而提供一种采用固体渗碳剂进行钢铁材料零件无氧化加热的方法。
本发明一种采用固体渗碳剂进行钢铁材料零件无氧化加热的方法具体是按以下步骤进行：
一、对钢铁材料零件表面进行清洁，得到洁净的钢铁材料零件；所述钢铁材料零件中所含的固溶体为铁素体且钢铁材料具有临界点ac1温度；
二、在铁箱的底层平铺一层厚度为25mm～40mm的固体渗碳剂，将洁净的钢铁材料零件均匀的摆放在铁箱底层的固体渗碳剂上，可摆放多层，零件与零件之间、零件与铁箱壁之间均留有10mm～15mm的距离，在零件与零件之间、零件与铁箱壁之间的空隙中填满固体渗碳剂并砸实，然后在钢铁材料零件的最上层铺设一层厚度为30mm～50mm的固体渗碳剂并砸实，采用软泥密封箱盖，然后转移至加热炉中进行热处理，完成热处理后出炉空冷至处理后的钢铁材料零件温度低于150℃后开箱；热处理的温度低于钢铁材料零件的ac1温度。
本发明的有益效果：
本发明加热时零件完全接触箱内的还原气氛，杜绝氧化作用发生，实现了无氧化加热。加热后的零件表面没有氧化色，经金相检查随炉的金相试样，没发现氧化、脱碳、渗碳等现象，还可使加热前表面的轻微氧化色退掉。
本发明不需要专用的防氧化加热设备，只要有合适的铁箱子和固体渗碳剂，只用普通的热处理炉就能实现的无氧化加热，简便易行、成本低、用料来源广。因零件被木炭包围，升、降温速度慢，所以零件基本上没有残余内应力。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种采用固体渗碳剂进行钢铁材料零件无氧化加热的方法具体是按以下步骤进行：
一、对钢铁材料零件表面进行清洁，得到洁净的钢铁材料零件；所述钢铁材料零件中所含的固溶体为铁素体且钢铁材料具有临界点ac1温度；
二、在铁箱的底层平铺一层厚度为25mm～40mm的固体渗碳剂，将洁净的钢铁材料零件均匀的摆放在铁箱底层的固体渗碳剂上，可摆放多层，零件与零件之间、零件与铁箱壁之间均留有10mm～15mm的距离，在零件与零件之间、零件与铁箱壁之间的空隙中填满固体渗碳剂并砸实，然后在钢铁材料零件的最上层铺设一层厚度为30mm～50mm的固体渗碳剂并砸实，采用软泥密封箱盖，然后转移至加热炉中进行热处理，完成热处理后出炉空冷至处理后的钢铁材料零件温度低于150℃后开箱；热处理的温度低于钢铁材料零件的ac1温度。
本实施方式所述铁箱的形状尺寸应适合所用的加热炉和被加热的零件，可以是圆柱形桶或方柱形桶，上盖与桶上口的间隙尽量小。铁箱可用钢板焊接也可铸造。
本实施方式中所处理的钢铁材料零件在ac1(或a1)点以下都是以铁素体为基本相，所含其它成分是碳化物，其中铁素体的饱和含碳量在ac1(或a1)时为最大，仅为0.0218％，而温度低于ac1时碳的饱和含量随温度下降而减小，同时析出微量碳化物，其中铁素体含碳量一直是饱和的。室温下钢铁零件中的铁素体都是这样，包括含有合金元素的零件。在ac1温度以下，钢铁中铁素体处于碳饱和状态是不吸收碳的，与它处于同一处的碳化物也不吸收碳，所以钢铁材料(包括含有合金元素的材料)只要处于ac1温度以下，既使处于渗碳剂中被加热也不会发生渗碳。
本实施方式采用90％木炭加上10％的催渗剂作为固体渗碳剂，具体组成以渗碳剂配方为准，零件进行无氧化加热装箱时必然带入少量的空气，存在于炭粒之间的空隙，这里存在少量的氧及其生成的微量二氧化碳，因它们造成氧化气氛的浓度和分压极小，故装入零件和渗碳剂的箱内不会形成氧化区，完全是还原区，所以零件不会发生氧化。
采用本发明可以进行温度不超过ac1的几种热处理。如：退火、回火、时效、去应力等。钢铁材料的ac1温度一般为650℃～850℃范围，材料的ac1温度在相关的金属材料手册上可查。本无氧化加热法使用面广泛，包括全部碳素钢和铸铁，绝大多数合金钢，如以铁素体为基本相的钢铁材料。
本实施方式所述软泥密封是将黄土或耐火土与水混合而成，其黏度以保证良好密封性为准。
本实施方式加热炉中进行加热的时间比常规钢铁热处理的时间加长，以实际零件加工合格为准。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述钢铁材料零件为碳素钢、合金钢、铸铁或合金铸铁。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述的固体渗碳剂均由90％的木炭粒和10％的催渗剂组成；所述木炭粒的粒径为8mm～12mm。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中零件与零件之间、零件与铁箱壁之间均留有12mm的距离。其他与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式的目的是减少空隙和使渗碳剂稳固地支撑零件。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中在钢铁材料零件的最上层铺设一层厚度为40mm的固体渗碳剂并砸实。其他与具体实施方式一至四之一相同。
本实施方式的目的是防止或减少渗碳剂收缩，避免零件外露以及稳固密封。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种采用固体渗碳剂进行钢铁材料零件无氧化加热的方法具体是按以下步骤进行：
一、对钢铁材料零件表面进行清洁，得到洁净的钢铁材料零件；所述钢铁材料零件中所含的固溶体为铁素体且钢铁材料具有临界点ac1温度；
二、在铁箱的底层平铺一层厚度为30mm的固体渗碳剂，将洁净的钢铁材料零件均匀的摆放在铁箱底层的固体渗碳剂上，零件与零件之间、零件与铁箱壁之间均留有10mm～15mm的距离，在零件与零件之间、零件与铁箱壁之间的空隙中填满固体渗碳剂并砸实，然后在钢铁材料零件的最上层铺设一层厚度为30mm～50mm的固体渗碳剂并砸实，采用软泥密封箱盖，然后转移至加热炉中进行热处理，完成热处理后出炉空冷至处理后的钢铁材料零件温度低于150℃后开箱；热处理的温度低于钢铁材料零件的ac1温度。
用本方法可以进行温度不超过ac1的几种热处理。如：退火、回火、时效、去应力等。钢铁材料的ac1温度一般为650℃～850℃范围，材料的ac1温度在相关的金属材料手册上可查。本无氧化加热法使用面广泛，包括全部碳素钢和铸铁，绝大多数合金钢，如以铁素体为基本相的钢铁材料。