一種滲碳方法：將工藝氣體催化再生后，再送回熱處理爐中
1.常規(guī)氣體滲碳方法缺點
常規(guī)氣體滲碳方法應稱為“換氣滲碳”，也就是說這種方法要向爐內(nèi)不斷通入一定量的保護氣氛，再從排氣口排出燒掉。這種方法的缺點之一是保護氣氛燃燒導致的熱損耗大；二是排氣口燒掉的氣氛要通入新的保護氣補充。
連續(xù)換氣的載氣一般從爐子的淬火室排除燒掉，這就導致碳的利用率極低。比如由載氣和冨化氣通入爐內(nèi)的碳為100g，而實際滲入工件表面的碳只有2g，即2%，也就是說98%是碳流經(jīng)爐子最后在排氣口白白地燒掉了。
2.一種全新的滲碳方法——HybridCarb滲碳法
1）Ipsen公司研發(fā)的新的滲碳方法，其工藝特點之一是，保護氣氛不會以廢氣的形式燒掉，而是由氣氛循環(huán)系統(tǒng)將廢氣經(jīng)過一個中間調(diào)節(jié)室（準備室），低碳勢氣氛在這里通過添加極少量富化氣（如天然氣）使碳勢升高到所需值（降低碳勢采用加入空氣的方式），再送回加熱室內(nèi)滲碳使用，見圖1。
圖1 再生單元與滲碳爐連接簡圖
圖2 與RTQ-17爐相連的再生單元
圖3為RTQ-17多用爐的工藝曲線，其溫度、碳勢及CO值與常規(guī)的吸熱式氣氛滲碳無差異。32.5h的工藝周期對2.5mm的滲層來說也在正常范圍內(nèi)。
可以看出，盡管在整個工藝過程中長時間沒有排氣燒掉，所處理的工件無大的差異。在32.5h的處理周期中，其中29h無排氣，也就是說89%的時間都是由氣氛再生系統(tǒng)在工作，從而節(jié)省了大量的氣體。
同時，滲碳結果如表面含碳量、碳濃度梯度、滲碳層深度、有效硬化層深度、表面硬度以及顯微組織都與設定值相同。
再生系統(tǒng)最大的優(yōu)點是省氣。在整個32.5h的工藝過程中僅消耗了19.76m3天然氣用于排氣階段的載氣制備以及再生階段維持爐壓；此外用于爐內(nèi)碳勢控制在整個工藝過程中消耗了3.9m3天然氣作為冨化氣，這樣整個工藝周期共消耗了23.66m3的天然氣。見表1。
表1 滲層深2.5mm采用再生法所消耗的天然氣
工藝時間/h | 再生室消耗量/m3 | 爐子消耗量/m3 | 總消耗量/m3 |
32.5 | 19.76 | 3.9 | 23.66 |
若采用吸熱式氣氛，則載氣消耗約18.8m3/h，32.5h共消耗611m3的吸熱式氣氛，制備這些吸熱式氣氛以及冨化氣的消耗總共約154.4m3的天然氣。也就是說相當于再生法耗量的6倍，或者說對這種深層的滲碳周期再生法可節(jié)約84.7%的工藝氣體。
表2匯總了不同裝爐量、不同層深的滲碳及光亮淬火工藝的氣體消耗數(shù)據(jù)。從表2中可以看出，與吸熱式氣氛相比，對滲碳來說工藝氣體可以節(jié)省80%~90%；對于象光亮淬火這樣極短的熱處理周期，工藝氣體也可節(jié)省75%左右。
表2 在TQ/RTQ-17爐中不同裝爐量、不同工藝的天然氣耗量
來源：機械工業(yè)出版社
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