几种可控气氛的产气原理、碳势调节和安全事项
4，可控气氛的作用和安全注意事项
1） 作用：a,维护炉压为正压10mm H2O左右，b,稀释，输送富化气，使之分布均匀，c,不
断输送新鲜介质，排除废气,d,对零件表面进行还原，活化e,冲洗炉膛。 2） 安全注意事项：
A,可燃气体发生爆炸的3个条件： 有一个密封的空间（前后室），在此空间充满了爆炸气体，即可燃气体与空气的混合比例达到爆炸范围；如丙烷爆炸极限为9.5-2.37%；有火源引入或加热到着火温度。举湖北车桥压淬保温室爆炸例子。
b、炉温760℃以上才能通RX气。所有点火咀点燃，打开前门在中间门处点火直至溢出的炉气点燃才能关前门。排气点火咀点燃说明炉内空气已基本排出。使排出的废气不污染环境还可观察炉内气氛。如有较多火星爆出说明碳势太高有炭黑。如产生白烟说明有水蒸气。通过火苗的高度判断炉压等。
c、前室点火咀未点燃，连续开关炉门会引起爆炸。株齿例子：前门炸出。 d、停电要冲氮气，炉内降至760℃以下前要打开前后室炉门并在中间门点火。
e、停炉检修。要大排风扇送风，有专人看守。因为在炉角或墙壁吸附的CO等气体仍会释放。
f、观察油位和油槽热交换器的冷却情况以及定期进行油中含水量的检查（二汽车桥因热交换器漏水爆炸的例子）。
g、烧碳黑时发生的火灾（株齿例子）。
h、CO中毒（株齿维修发生炉时发生的例子）。 i、N2的窒息，NOX。 j、CH3OH破坏视神经。 k、NH30.5%会窒息。
l、NiO粉尘致癌（重金属），发生炉处理催化剂粉尘。
m、氮化炉注入NH3前要用N2冲洗，充入是炉子容积的4倍压力降至操作压力以下值时，须进行氮气吹扫；氮化后降温至400℃时须N2吹扫。
二 汽车齿轮热处理的几个问题
1、预氧化
①克服齿面渗层不均和非马组织。前清洗后仍有切削液存在，250-400℃可以气化脱脂。 <570℃ 3Fe+2O2→Fe3O4组织致密，很薄在含H2气氛中Fe3O4被还原Fe3O4→3Fe+4H2O，在表面形成了初生态的铁，其是分解CO的活性触媒，使渗层均匀±0.2mm，渗速加快。 >570℃ 4Fe+3O2→Fe2O3，H2还原后将产生一层10μm不含合金元素的疏松层降低了渗速和表面硬度。
最佳预氧化温度为480-500℃
②美国标准规定已完成最后加工的零件和截面有实变或有尖凹角的零件在加热至704℃之前要在540℃或650℃预热。预氧化在500℃预热1.5小时对形变和调整碳势均有利。
③不预氧化由于Na2CO3前清洗后总有切削油存在于工件之上，直接进入渗碳炉切削油一方面气化破坏了炉内气氛，一方面有以结焦的形式附在零件表面阻碍渗碳，因而造成渗碳不均和表面硬度下降。南昌江铃车桥易普生连续炉预氧化功率不够只能达到300℃左右，油不能全部气化，不能很好的形成Fe3O4，层深不均和非马组织超差。 2、甲醇的裂解问题
①裂解反应CH3OH→CO+2H2甲醇在600℃即可发生裂解但产物中CH4、H2O、CO2较多，
6/8
几种可控气氛的产气原理、碳势调节和安全事项
820℃，CO2 、H2O含量降到1%以下。一般采用930℃高温裂解平均值为66.5% H2，32.4%CO，0.31% CH4，0.23% CO，0.28% O2。
在不锈钢进气管较长的管壁四周易严重地沉积碳黑。表明该处发生了2CO→(触媒)[C]+CO2,此反应在400-700°C区段发生，铁为触媒。不但降低了碳势而且很快堵塞管路。每次使用后都应进行清理。 2）CH3OH在850°C应基本完全裂解，但如果直接滴入炉内，实际上的裂解过程式首先液滴表面受热，表层CH3OH气化，进而再吸热而裂解，心部CH3OH受热体积膨胀发生爆破，形成小液滴受热气化裂解。因而液滴越大，吸热过程长。温度不均，甚至在较低温度裂解造成CH4，CO2，H2O较多，产生较多的碳黑。因此，用喷雾方式供入甲醇时有较好的效果（美易普生）。或从风口进入把液滴打碎或进气管端有溅射挡板。最好是预先裂解再进入炉内。
3，非马组织：>0.02mm非马组织极大地降低齿轮的疲劳强度。表面硬度降低，表面Ms高，残余应力下降。
1） 吸热式气氛中的CO2,H2,O2对Cr，Mn，Si元素有晶界氧化作用。还有人认为Rx气中
的CO对碳钢为还原气氛，对Cr,Mn,Si元素为氧化气氛，降低了材料的淬透性，形成非马组织。
2） 渗碳后期碳势过低。
3） 出炉时在空气中停留时间过长（应以0.6m/s速度入油）。
4） 前清洗后有油，预氧化温度太低（南昌江铃车桥齿轮公司例子）。 5） 淬火油的搅拌能力不够（举陕法例子），油的流速1m/s，搅拌量为槽容积的2-3倍，螺
旋桨的转速一般在100-450r/min, ※400r/min,超过450r/min可能混入空气，也形成非马组织。
6） 淬火油的冷却能力不够。 7） 装炉量太多，太密集。
※解决方法针对上述问题解决。另外，可在降温结束出炉前5-10分钟向炉内通入0.3m3/h的NH3。对渗层进行氮补充合金化（N的渗入速度10-15μm/min），提高渗层的淬透性和淬硬性。
4，理想的碳浓度分布（斯泰尔的例子） Xk=0.4X (mm) Ck=Cs-0.1%C
5,齿轮的热处理变形
1）设计，材料，热处理对变形影响的程度，50-60%，20-30%，5-15%。设计是影响变形的最重要因素。如丰田齿套壁厚均匀，ZF变速器齿轮无花键孔，单键槽，长的内花键套中部不拉通。
7/8
几种可控气氛的产气原理、碳势调节和安全事项
2）材料
钢炉号的差别是影响变形几大因素之一。材料的淬透性对齿轮变形的影响是一个头等重要的因素。日本五十铃对淬透性带J9=29-32HRC，单位为3个HRC，非常窄。一般为6-7个单位，德国4个单位。这样保证了齿轮的心部硬度，有效硬化层深度稳定。 淬透性带一般变速箱齿轮J9=30-36HRC，后桥齿轮J9=37-42HRC。 3） 锻坯状态
终锻温度相差过大，纤维方向发生改变队零件变形影响很大。锻坯等温正火，消除粒状贝氏体组织。HB=160-180之间，切削应力小，渗碳淬火后能减小因马氏体的不均匀而产生的变形。
4） 装炉方式：平放和挂装
研究证明模数为4-12的圆柱齿轮渗碳时，挂放时花键孔和齿圈所产生的扭曲变形比平放时平均增大0.5-1.5倍。某些斜齿轮，环套类齿轮也是平放好。但200mm左右的薄壁齿轮或者平放时，齿幅凹槽中由于淬火液不能对流容易引起冷却不均的齿轮，齿宽大的齿轮等挂放能减小端面的翘曲。共法线变动量等。挂放应采用高强度多点悬挂心轴等。轴类零件采用三平面宽松限位法垂直摆放。 5） 工艺参数
工艺温度越高，变形越大。降低齿轮入油温度，提高淬火介质的温度如采用热油淬火的分级等温淬火油355，2565（好富顿）是减少齿轮变形的有效措施。油中停留时间为冷油7-12分钟，热油为9.5s/mm. 6)冷却方法
需重新加热淬火时，渗碳后应缓慢冷却（多用炉的顶缓冷）。以得到有利于变形的平衡组织。 采用冷热心轴对易变形的花键孔齿轮淬火。后桥圆锥齿轮采用淬火压床，通过正确调控淬火压力，喷油量，冷却时间运用相变超塑性技术控制变形。 盐浴淬火有独特的优点，工件装挂方式以及冷却时间对变形的影响很小。目前对轴承工件进行的贝氏体淬火，马氏体淬火对减小变形起到很大的作用。
07.6.6
8/8