鋼的滲碳是一種廣泛采用的表面化學熱處理工藝技術(shù)，滲碳淬火后在鋼的表面形成高硬度和耐磨性的滲碳層，同時心部保持足夠的強韌性。傳統(tǒng)氣氛滲碳目前雖應(yīng)用最為廣泛，但暴露出許多問題：1、工件內(nèi)氧化，非馬組織難以避免
同傳統(tǒng)氣氛滲碳方式相比，真空滲碳降低了處理成本和減小了環(huán)境污染，能獲得優(yōu)良的工件表面狀態(tài)和滲碳層均勻性，同時真空滲碳還具有淬火變形小、滲碳效率高和避免晶界氧化的優(yōu)點。
隨著國家節(jié)能減排方針及環(huán)保政策的全面貫徹，進一步引導(dǎo)熱處理行業(yè)向“少無氧化、少無切削”的方向發(fā)展，清潔綠色無污染的真空滲碳技術(shù)也將逐漸取代傳統(tǒng)氣體滲碳，減輕國家資源、能源的消耗。真空滲碳技術(shù)：常采用高純C2H2(純度≥99.9%)為滲碳氣體，由于是在真空環(huán)境下進行滲碳和后續(xù)熱處理，且滲碳介質(zhì)不含“氧氣”，從而避免了傳統(tǒng)氣氛滲碳容易出現(xiàn)的滲碳層氧化和脫碳的缺點。除具有真空熱處理的優(yōu)點之外，還具有下列優(yōu)勢：1、表面質(zhì)量好：真空滲碳表面不氧化、不脫碳，保持金屬本色；不產(chǎn)生內(nèi)氧化（黑色組織），有助于提高零件的疲勞強度；能極大提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。
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2、工件變形小：真空滲碳工件加熱時，加熱的速度連續(xù)可控，可減小工件的內(nèi)外溫差變形趨勢；滲碳完成后，淬火方式為真空淬火，大幅減小工件的淬火變形；減小后期的加工量，節(jié)省加工成本。
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3、滲碳層深度更均勻：工件加熱完成勻溫之后，才通入滲碳氣體，保證了大小工件起始滲碳點的同步性，這是滲碳層均勻的基礎(chǔ)。真空對工件表面有凈化作用，有利于碳原子被工件吸附。由于滲碳層深度的均勻性好，使淺層滲碳更易于控制。
4、表面碳含量易于控制：真空滲碳表面碳含量不必通過碳勢控 制，通過控制滲碳壓力和滲碳氣流量即可實現(xiàn)表面碳含量的精確控制。
5、滲碳溫度范圍跨度大：從低溫滲碳到最高滲碳溫度可達到1050℃，對于深層滲碳可大大節(jié)省工藝時間。更有利于完成特殊鋼種的滲碳工藝。6、滲碳質(zhì)量穩(wěn)定：工藝參數(shù)設(shè)定以后，整個滲碳過程由微機控制并記錄工藝參數(shù)。控制系統(tǒng)能對滲碳工藝進行精確控制，熱處理工件有良好的重復(fù)性，質(zhì)量穩(wěn)定。7、生產(chǎn)效率高：高溫滲碳可以使生產(chǎn)周期可大幅度縮短。有效節(jié)約時間和能源成本，提高生產(chǎn)效率。
適用范圍廣泛：真空滲碳可實現(xiàn)對盲孔、深孔和狹縫的零件或者不銹鋼、含硅鋼等普通氣體滲碳效果不好甚至難以滲碳的零件，真空滲碳可獲得良好的滲碳層。
安全環(huán)保：真空滲碳生產(chǎn)過程無油煙，無明火，安全、環(huán)保無污染，工作環(huán)境清潔。符合國家鼓勵的環(huán)保政策，順應(yīng)當前環(huán)保大趨勢。
高溫真空滲碳工藝的應(yīng)用
高溫真空滲碳工藝時間與滲層
滲碳溫度 | 滲碳時間 | 擴散時間 | 滲碳層深 |
1000℃ | 15分鐘 | 59分鐘 | 0.8mm |
980℃ | 18.5分鐘 | 117分鐘 | 1.7mm |
980℃ | 6分鐘 | 30分鐘 | 0.55 mm |
970℃ | 16分鐘 | 130分鐘 | 1.2 mm |
970℃ | 23.5分鐘 | 227分鐘 | 1.7mm |
970℃ | 27分鐘 | 468分鐘 | 2.1-2.2mm |
970℃ | 39分鐘 | 678分鐘 | 2.3-2.5mm |
970℃ | 47分鐘 | 968分鐘 | 3.0-3.1mm |
950℃ | 16分鐘 | 130分鐘 | 0.9mm |
20CrMnMo鋼不同滲層真空滲碳工藝碳濃度三維模擬結(jié)果
部分材料真空滲碳工藝
滲碳溫度 | 滲碳時間 | 擴散時間 | 淬火溫度 | 氣冷壓力 | 滲層深度 |
鐵素體型不銹鋼真空滲碳工藝（1Cr17） |
980℃ | 6分鐘 | 30分鐘 | 980℃ | 1bar | 0.2mm |
980℃ | 13分鐘 | 85分鐘 | 980℃ | 1bar | 0.38mm |
980℃ | 33分鐘 | 306分鐘 | 1020℃ | 9bar | 0.9mm |
熱作模具鋼真空滲碳工藝（H13） |
950℃ | 33分鐘 | 306分鐘 | 1020℃ | 9bar | 1.0mm |
針對不同材料的不同形狀零件，鄭州飛虹熱處理設(shè)備制造有限公司進行了大量的模擬研究和工藝試驗工作，并應(yīng)用于熱處理實際生產(chǎn)，獲取了大量的工藝數(shù)據(jù)積累.目前，該公司的真空滲碳零件已實際應(yīng)用于航天軍工，精密及重載齒輪，汽車，液壓閥芯，油泵油嘴，石油化工，地質(zhì)鉆探等諸多行業(yè)。
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滲碳層沒有內(nèi)氧化層和脫碳層
本文由鄭州飛虹熱處理設(shè)備制造有限公司供稿
撰稿人：林在濱
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