| 深層滲碳對熱處理設備的要求 深層滲碳在大模數(shù)齒輪熱處理中已經得到越來越廣泛的應用。但因深層滲碳在高溫狀態(tài)下和高碳勢氣氛中時間較長，在熱處理過程中，對設備也必須提出更高的要求。本文通過理論分析并配合具體試驗數(shù)據(jù)較為明確地闡述了深層滲碳對熱處理設備的一些具體要求。 自20世紀80年代以來，某公司先后從國外引進多臺世界先進的熱處理設備，從而使該公司多年來在齒輪的深層滲碳中一直處于國內領先的地位。 本文著重從溫度的控制方式、碳勢的控制方式及氮―甲醇氣氛在深層滲碳中的應用等三個方面介紹深層滲碳對熱處理設備的要求。 一、溫度的控制方式 1．觀點 長久以來，國內生產的井式氣體滲碳爐(典型的如75KW、105KW等井式氣體滲碳爐)均是采用爐外控溫的方式實現(xiàn)對爐內溫度的控制。而在歐洲，早在20世紀80年代就已經大量運用了一種更為合理的溫度控制方式，即爐內主控方式。下面簡要介紹爐內主控方式與爐外控溫方式的區(qū)別，以及實現(xiàn)爐內主控對深層滲碳時滲碳質量的影響。 爐內主控是指通過合理的數(shù)學模型，以爐蓋熱電偶檢測到的溫度與目標溫度之間的差值來實現(xiàn)對各個加熱區(qū)的功率自動調節(jié)，從而控制爐膛溫度的一種溫度控制方式。 這種控制方式的優(yōu)點是可以更精確地控制爐膛溫度，減小爐溫的偏差，并可以顯著提高爐溫的可靠性。 以往的觀點認為，當達到熱平衡后，爐膛內外存在著一個固定的溫差， 即： T內＝T外－ΔT (1) 式中 T內爐膛內的溫度； T外爐膛外的溫度； ΔT恒定的溫度差值。 根據(jù)這個觀點，采用爐外控溫的方式。當爐膛外的溫度為一個定值的時候，爐膛內的溫度也應該是個定值。例如，假設爐膛內外的偏差ΔT為20℃，我們要在930℃(即T內＝930℃)滲碳時，只需要控制爐外的溫度(T外)為950℃即可。我們認為這種觀點是不切實際的。 實踐證明，爐膛內外的溫差是隨著保溫時間的延長而不斷變化著的，即公式(1)中的ΔT是保溫時間的函數(shù)： ΔT＝f(t保) (2) 該函數(shù)具體的公式尚待進一步推理和大量的試驗論證，本文不作具體闡述。 根據(jù)這種推論，我們可以預知，隨著保溫時間的推移，爐內外的溫差在不斷地變化著，控制爐外的溫度已無法保證爐內溫度的偏差在工藝要求的范圍內。因此，可能造成滲碳時爐溫過高，奧氏體晶粒長大，工件淬火后馬氏體組織粗大，從而影響工件的性能。 爐內控溫是對爐蓋熱電偶檢測到的溫度與加熱區(qū)熱電偶檢測到的溫度之間的差值直接進行控制，所以不存在公式(1)中ΔT隨保溫時間的延長發(fā)生變化而影響對爐內溫度偏差的控制。 采用爐蓋主控方式控制爐溫的另一個優(yōu)點就是能顯著提高設備運行過程中的可靠性。這主要表現(xiàn)在：當某個加熱區(qū)的熱電偶有較大偏差或損壞時，可以通過儀表顯示的各個加熱區(qū)與主控熱電偶之間的溫度偏差而直接來判斷。而對于爐外控溫，常常需要在校溫或根據(jù)升溫速度的快慢等現(xiàn)象來判斷，這不但需要豐富的實踐經驗，而且不能做到及時發(fā)現(xiàn)問題。 根據(jù)國外的先進經驗，某公司的設備采用了爐內主控的方式控制爐溫，經調試檢測，效果明顯。 二、碳勢的控制方式 1．觀點 通常的滲碳設備往往是依靠控制電磁閥的通斷干預富化劑的滴人或停止來實現(xiàn)對滲碳碳勢的調節(jié)，這里把這種碳勢控制方式稱之為通斷控制碳勢。 因為碳勢的形成需要一個過程，而這個過程往往造成碳勢調節(jié)的延時。所以，采用這種調節(jié)方式極易造成碳勢在一定時間內過沖或過低，影響滲碳質量。 本文要介紹的是一種目前在國外已經應用相當普遍的碳勢控制方法，這里稱之為連續(xù)控制碳勢。 |
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