专利名称：一种低碳合金钢的渗碳方法
技术领域：
本发明涉及一种低碳合金钢的渗碳方法，具体涉及一种高温直淬方法。
背景技术：
低碳合金钢一般通过渗碳工艺，以得到高的表面硬度、高的耐磨性和疲劳强度，并保持心部有低碳合金钢淬火后的强韧性，使工件能承受冲击载荷。为了使金相组织达到规定要求，通常采用中温直接淬火技术对低碳合金钢进行渗碳，但中温渗碳时间长，能耗大，产能偏低
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种渗碳时间短、能耗小的渗碳技术。为了达到上述目的，本发明提供了一种低碳合金钢的渗碳方法，采用多用炉进行渗碳，保护气氛采用甲醇，渗碳介质采用丙烷；包括以下步骤
(1)准备阶段将低碳合金钢装入多用炉内；升温，持续通入甲醇；当温度升至890 910°C时，继续通入甲醇，维持10 15min使多用炉内温度分布均匀，同时保持基准气泵流速为80 1 50mT,/miη ；甲醇的流量为3 5mT,/miη ；
(2)强渗阶段维持多用炉内温度和基准气泵流速，向多用炉内通入丙烷和甲醇，使多用炉内碳势升至O. 89 O. 91%C，保持70 75min进行渗碳；甲醇的流量为3 5mL/min ；丙烧的流量为6 8mL/min ；
(3)扩散阶段维持甲醇和基准气泵流量，降低多用炉内温度至810 830°C，同时停止通入丙烷；当多用炉内碳势降至O. 78 O. 83%C时，重新通入丙烷，维持多用炉内碳势和温度，进行扩散15-20min ;丙烷的流量为6 8mL/min ；
(4)淬火阶段将低碳合金钢取出淬火，冷却后浙油即得；淬火介质采用淬火油。其中，步骤(I)中多用炉内温度升至900°C，维持15min使多用炉内温度分布均匀。步骤(2)中多用炉内碳势升至O. 9%C，保持70min进行渗碳。步骤(3)中多用炉内温度降至820°C，碳势降至O. 80%C，进行扩散15min。多用炉采用BQC-600W密封箱式渗碳氮化炉。本发明相比现有技术具有以下优点
1、将高温渗碳替代中温渗碳，可以加快渗碳介质中碳、氢分解裂化，增加渗碳速度，提高生产效率；
2、在后期扩散阶段，降低碳势，使产品表面浓度略降低，同时适当延长扩散时间，能形成较理想的共析层和亚共析层，在淬火时避免产品表面马氏体组织粗大，从而满足技术要求；
3、采用传统中温渗碳工艺，每炉耗电237度，本发明每炉耗电170度，以每天4炉计算，年节电约90000度；同时采用传统工艺渗碳需耗时2. 5小时，本发明耗时1. 8小时，以每天4炉计算，年节约1000小时；且通过节省时间，每天节省丙烧、甲醇等辅助材料约100元,年可节约开支30000元。通过降低能耗、节省材料，大大降低了生产成本。
图1为实施例一中渗碳后的低碳合金钢的表面金相组织 图2为实施例一中渗碳后的低碳合金钢的心部金相组织图。
具体实施例方式 下面结合具体实施例对本发明低碳合金钢的渗碳方法进行详细说明。
实施例一 (I)准备阶段
a、开炉前准备多用炉开启空渗或连续渗碳程序结束后，选择“低碳合金钢高温渗碳直接淬火工艺”和油冷方式，进炉按自动程序完成装炉；
b、一段(升温)设定温度(900°C)开始升温，通入甲醇(4ml/min)，调整气氛；
C、二段(到温确定)炉温升至(900°C)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇(4ml/min),基准气泵保持(100ml/min)；
d、三段(均温):设定(IOmin)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(4ml/min),基准气泵保持(100ml/min)。(2)强渗阶段
e、四段(碳势确定)设定碳势(O.9% C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(7mL/min)，甲醇(4ml/min),使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持,基准气泵(100ml/min);
f、五段(强渗阶段)炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(70min)，此段温度(9000C )，碳势(O. 90% C)，基准气泵(100ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。(3)扩散阶段
g、六段(降温降碳势)设定温度(820°C)，碳势(0.80% C)，仪表控制自动停止通入丙烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(100ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；
h、七段(扩散温度及碳势确定)设定炉内温度(820°C)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烧(7ml/min),甲醇(4ml/min),基准气泵(100ml/min)；1、八段(等温扩散)炉内温度(820°C)，碳势(0.80% C)，在完成设定等待后开始计时(IOmin),进行扩散,基准气泵(100ml/min),丙烧(7mL/min),甲醇(4ml/min)。(4)淬火阶段
j、九段(出炉淬火)设定出炉，保持炉内温度，碳势、炉压，丙烷及甲醇流量不变的情况下，信号提示后自动打开炉门拉出淬油，冷却(30分钟)后浙油，即得渗碳后的低碳合金钢。实施例二
(I)准备阶段
a、开炉前准备多用炉开启空渗或连续渗碳程序结束后，选择“低碳合金钢高温渗碳直接淬火工艺”和油冷方式，进炉按自动程序完成装炉；
b、一段(升温)设定温度(890°C)开始升温，通入甲醇(3ml/min)，调整气氛；
C、二段(到温确定)炉温升至(890°C)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇(3ml/min),基准气泵保持(80ml/min)；d、三段(均温)设定(5min)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(3ml/min),基准气泵保持(80ml/min)。(2)强渗阶段
e、四段(碳势确定)设定碳势(O.91% C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(6mL/min)，甲醇(3ml/min),使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持,基准气泵(80ml/min);
f、五段(强渗阶段)炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(70min)，此段温度(8900C )，碳势(O. 91% C)，基准气泵(80ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。(3)扩散阶段
g、六段(降温降碳势)设定温度(810°C)，碳势(0.83% C)，仪表控制自动停止通入丙 烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(80ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；
h、七段(扩散温度及碳势确定)设定炉内温度(810°C)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烧(6ml/min),甲酉享(3ml/min),基准气泵(80ml/min)；1、八段(等温扩散)炉内温度(810°C)，碳势(0.83% C)，在完成设定等待后开始计时(15min),进行扩散,基准气泵(80ml/min),丙烧(6mL/min),甲醇(3ml/min)。(4)淬火阶段
j、九段(出炉淬火)设定出炉，保持炉内温度，碳势、炉压，丙烷及甲醇流量不变的情况下，信号提示后自动打开炉门拉出淬油，冷却(30分钟)后浙油，即得渗碳后的低碳合金钢。实施例三
(I)准备阶段
a、开炉前准备多用炉开启空渗或连续渗碳程序结束后，选择“低碳合金钢高温渗碳直接淬火工艺”和油冷方式，进炉按自动程序完成装炉；
b、一段(升温)设定温度(910°C)开始升温，通入甲醇(5ml/min)，调整气氛；
C、二段(到温确定)炉温升至(910°C)，设定(5min)，时间等待，流量调节通入甲醇(5ml/min),基准气泵保持(120ml/min)；
d、三段(均温):设定(IOmin)，保温时间使炉内温度分布均匀，流量调节通入甲醇(5ml/min),基准气泵保持(120ml/min)。(2)强渗阶段
e、四段(碳势确定)设定碳势(O.89% C)，同时流量调节通入渗碳剂丙烷(8mL/min)，甲醇(5ml/min),使炉内碳势逐渐升至设定值定5S保持,基准气泵(120ml/min);
f、五段(强渗阶段)炉内到达碳势设定值后开始计时，强渗时间保持(75min)，此段温度(910°C )，碳势(O. 89% C)，基准气泵(120ml/min)，丙烷和甲醇流量保持e中不变。(3)扩散阶段
g、六段(降温降碳势)设定温度(830°C)，碳势(O.78% C)，仪表控制自动停止通入丙烷，甲醇流量保持不变，基准气泵(80ml/min)，炉内温度和碳势逐渐降至设定值；
h、七段(扩散温度及碳势确定)设定炉内温度(830°C)和(5min)时间等待，同时流量控制丙烧(8ml/min),甲醇(5ml/min),基准气泵(120ml/min)；1、八段(等温扩散)炉内温度(830°C)，碳势(O.78% C)，在完成设定等待后开始计时(12min),进行扩散,基准气泵(120ml/min),丙烧(8mL/min),甲醇(5ml/min)。(4)淬火阶段j、九段(出炉淬火)设定出炉，保持炉内温度，碳势、炉压，丙烷及甲醇流量不变的情况下，信号提示后自动打开炉门拉出淬油，冷却(30分钟)后浙油，即得渗碳后的低碳合金钢。效果实施例
测量实施例一至3渗碳后的低碳合金钢的硬度均在81-82HRA之间，对其金相组织进行检测，M为3级(标准为1-4级)，心部F为2级(标准为1-3级)，层深为O. 5mm。 从图1和图2可以看出，渗碳后的低碳合金钢表面和心部金相组织均满足渗碳后的标准。
权利要求
1.一种低碳合金钢的渗碳方法，采用多用炉进行渗碳，保护气氛采用甲醇，渗碳介质采用丙烷；其特征在于所述渗碳方法包括以下步骤 (1)准备阶段将所述低碳合金钢装入所述多用炉内；升温，持续通入甲醇；当温度升至890 910°C时，继续通入甲醇，维持10 15min使多用炉内温度分布均匀，同时保持基准气泵流速为80 150mL/min ;所述甲醇的流量为3 5mL/min ； (2)强渗阶段维持多用炉内温度和基准气泵流速，向所述多用炉内通入丙烷和甲醇，使多用炉内碳势升至0. 89 0. 91%C，保持70 75min进行渗碳；所述甲醇的流量为3 5mL/min ;所述丙烧的流量为6 8mL/min ； (3)扩散阶段维持甲醇和基准气泵流量，降低多用炉内温度至810 830°C，同时停止通入丙烷；当多用炉内碳势降至0. 78 0. 83%C时，重新通入丙烷，维持多用炉内碳势和温度，进行扩散15-20min ;所述丙烷的流量为6 8mL/min ； (4)淬火阶段将所述低碳合金钢取出淬火，冷却后浙油即得；所述淬火介质采用淬火油。
2.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于所述步骤(I)中多用炉内温度升至900°C，维持15min使多用炉内温度分布均匀。
3.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于所述步骤(2)中多用炉内碳势升至0. 9%C，保持70min进行渗碳。
4.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于所述步骤(3)中多用炉内温度降至820°C，碳势降至0. 80%C，进行扩散15min。
5.根据权利要求1所述的低碳合金钢的渗碳方法，其特征在于所述多用炉采用BQC-600W密封箱式渗碳氮化炉。
全文摘要
本发明公开了一种低碳合金钢的渗碳方法，该方法通过高温强渗，同时适当降低扩散的碳势并延长扩散时间，能有效缩短时间，降低能耗，且通过本发明渗碳后的低碳合金钢能满足技术要求。
文档编号C23C8/22GK103014595SQ201210577358
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者冯树云, 万枝平 申请人:金湖县常盛动力机械配件有限公司