超饱和渗碳

jochenjing

由于能源危机，渗碳工艺应该向节能方面发展。目前比较成熟的气体渗碳工艺主要包括强渗和扩散两个过程，这两个过程中的气氛碳势的设定值是保持不变的。如果要减少工艺时间，提高碳势是一个方法，但是存在产生炭黑的风险，比如使用超饱和渗碳工艺或者叫高浓度渗碳工艺（Carbide Dispersion Carburization),一开始抬高碳势的设定值，在出现炭黑前（炭黑极限）逐渐降低气氛的碳势的设定值，这样从理论上说可以减少强渗和扩散的时间，并可在工件表面生成弥散的碳化物组织。不知道各位高手有没有类似的生产实践经验?

横笛吹雨

单纯从提高渗碳速度来看，其实不止是提高碳势，还有提高渗碳温度。
关键是提高的“度”的把握。如碳势太高而且与所使用的温度不匹配，在渗碳温度下就会产生炭黑，而如果后续的扩散时间及碳势控制不好也得不到弥散的碳化物，即使后续的淬火也难以保证得到合格的组织。

问学

这要和楼主的设备,工件有一定的关系,要不断的实验,以达到每台设备的最佳状态,我就是这样的,

CEWY

你所提出的使用超饱和渗碳工艺或者叫高浓度渗碳工艺（Carbide Dispersion Carburization),一开始就抬高碳势的设定值，在出现炭黑之前尽量使用高碳势渗碳,以减少强渗和扩散的时间和在工件表面生成弥散的微小颗粒状的碳化物组织效果.这就需要好的多用炉,好的渗剂,好的氧探头,好的碳控仪等等,还有好的师傅来操作.

zpc1963315

超饱渗碳-新名词.但是在实际操作中,保持高碳势,且不产生碳黑的碳势极限是多少呀?我单位用的是滴注式气体渗碳炉,不知这个极限的滴量是多少?很不好控制呀!

jochenjing

感谢大家的回复！
由于渗碳过程的数学模型已经建立的比较完善，各种重要的渗碳参数，比如炭黑极限、碳化物极限值都以总结出相应的经验公式，各热处理控制器厂商据此已经开发出了相应的控制系统，比如STANGE的离线模拟软件，可以根据合金系数，渗碳温度可以自动计算出炭黑极限和碳化物极限，同时强渗和扩散的时间比是可以灵活调整的，这样的话通过调整强扩比，应该可以得到弥散的碳化物，同时根据这些条件，自动生成一个工艺程序，在强渗部分，模拟软件自动设计一个降碳势（降低的梯度是比较小和缓慢的）的过程，最初的碳势设定不会超过炭黑极限，如果将此工艺下载到相应的控制仪表中，并实现在线控制，动态的调整实际值跟随设定值，这部分工作由控制系统完成，如果调试正确应该不难做到，那么整个过程是全自动的。不好意思，我只是从理论上来阐述，不知道大家有没有用过类似的软件控制整个超饱和渗碳过程的应用案例呢？

sh-sbc

超饱和渗碳
1．        上海交大开发的气体渗碳CAD软件 就是如楼主所说那样，在渗碳的初期，碳势很高（接近饱和），然后逐渐降低，整个渗碳过程，没有明显的强渗和扩散之分。这样能在工件表面形成最大的C浓度梯度，提高扩散速度，节省时间。
2．        如果没有其它手段，很难在工件表面形成细小的、弥散的碳化物组织。同意2#楼版主的观点。对于DC=1.0mm左右的工件，不能轻易使用这么高的碳势，否则，碳化物很容易超级。例如：对于20CrMnTi钢形成弥散碳化物的温度区间是830~860℃，要在该温度区间渗碳，才能获得。对于大多数钢而言，形成弥散碳化物的温度区间是很窄的。
3．        按照楼主的方法：在碳黑形成前，降低碳势的设定值。……这只能称为是饱和度以内的渗碳，不能称为超饱和渗碳。因为刚形成碳黑时的含碳量是奥氏体的饱和含（溶）碳量。现在没有超过该值。从字面上看：超饱和渗碳是指渗碳的浓度大于渗碳温度下该钢种的饱和碳浓度。例如：对于20CrMnTi钢而言，在930℃下，饱和溶碳量是大约是1.35 %，现在要渗碳使钢表面达到 1.4%,1.5%,……2.0%,甚至3.0%，才能称为超饱和渗碳。
4．        不是所有的钢都能进行超饱和渗碳，特别是像20# 、是不能进行超饱和渗碳的。一般应含有强碳化物形成元素或碳化物形成元素的钢才能进行超饱和渗碳，而且数量越多越好。常见的如W18Cr4V,3Cr2W8等。
5．        国家标准并没有超饱和渗碳的叫法，有弥散碳化物渗碳这种叫法，但是其英文解释与楼主的英文解释不完全一样。正在疑惑之时，中秋前碰到了全国学会的徐先生，他说弥散碳化物渗碳就是高浓度渗碳，这样就变成了：高浓度渗碳=超饱和渗碳=过饱和渗碳=CD渗碳（国外的叫法），共同点是获得大量碳化物且碳浓度应超过钢的溶解度。
6．        见到有正规刊物发表的论文，他们提到高浓度渗碳，但查不出浓度到底有多高，或许把高浓度渗碳当作了浓度高的渗碳，只有一篇论文称作为高碳含量渗碳，碳浓度达到了1.25%，论文发表在《金属热处理学报》1998第2期既
《20CrMnTi钢弥散碳化物高碳含量渗碳的研究》。论坛里有这篇文章。
7．        实现高浓度渗碳方法主要是不均匀渗碳法：将工件渗碳淬火后高温回火，然后再渗碳，可能要循环好几次，因此指望该工艺去节能是不可能的。
8．        建议学习潘健生院士主编的《热处理工艺学》有关碳化物形态的控制这一章节。

机械夯客

我想问，谁还会会渗碳箱渗碳