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煤油热分解气成分与温度的关系
② 准备
a. 按照井式气体渗碳炉的操作规程检查设备， 确保设备正常运转。新炉或更换炉衬的炉子，工件渗碳前应对炉罐和挂具进行预先渗碳。预先渗碳时间一般为：新炉罐8~12h，旧炉罐4h左右，挂具4h。
b. 清除工件表面油污、锈斑、毛刺和水迹（常用10%的Na2CO3水溶液、汽油或四氯化碳等作清洗介质，以除去油污及其他污染；对有锈的工件，可用砂纸打磨或进行喷砂，或用10%的硫酸水溶液（40~80℃）浸洗，酸洗后应有碱中和并清洗干净），确保工件表面无碰伤或裂纹。
c. 对工件的非渗碳部位进行涂防渗涂料，其厚度一般应>0.3mm。此外还可以采取预留加工量，或对不需要渗碳部位用紧密固定的钢套及轴环等宝华方法。
d. 试样的准备 试样的材质应与工件相同。试样有两种：一种是Φ10mm×100mm的炉前试棒，用于确定出炉时间；另一种是与工件形状相似的随炉试块，与工件一起处理，用于检查渗碳层深度及金相组织。 e. 检查渗剂的数量是否充足。
f. 应定期清理炉内炭黑，以免引起碳层不均。
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③ 工件装炉
a. 将工件装入料框或挂在吊具上，我的方法是放在我个人设计的托盘上，然后独个的用吊车吊放在井式炉中，装吊方式要有利于减少工件的变形。 b. 若每层放入的工件不止一个，工件相互间或工件与料框间的间隙应大于5mm，层与层之间也可用丝网隔开，以保证渗碳气氛的流通，使渗碳层均匀。
c. 在每筐有代表性的位置处方一块试块。
d. 装炉重量及装料总高度硬小于设备规定的最大装载量和炉膛有效尺寸。
e. 材质相同、渗碳层技术要求相同、渗碳后热处理方式相同的工件，放在同一路生产。
④ 操作过程
a. 升温装炉。将空炉升温至600℃，启动风扇，在800℃开始滴入渗剂，到渗碳温度930℃即可装炉（严禁在<750℃时向炉内滴入任何有机液体，以防止低温下其滴入炉内造成爆炸）。
b. 工件装炉后，肯定会导致炉温下降，此时应控制炉子的升温速度，使工件各部分之间不产生明显的温差。20CrMnTi钢是亚共析钢，原始组织为铁素体+珠光体，当温度超过Ac1线时，珠光体转变为奥氏体，该转变的驱动力为珠光体与奥氏体的自由焓差。当问到超过Ac3线时，会发生铁素体与奥氏体之间的相互转变。当奥氏体晶核在铁素体的相界面上形成后，就出现了奥氏体A与原始组织之间的新界面：A/P、A/F。奥氏体晶核的长大时通过渗碳体的溶解、碳原子在奥氏体中的扩散，以及奥氏体两侧的界面向铁素体和渗碳体推移来实现的。奥氏体的长大速率受碳的扩散控制。具有面心立方晶格的Ni、Mn、Cu等元素以及C会扩大奥氏体相区，Cr、Ti会缩小奥氏体相区。20CrMnTi钢是本质细晶粒钢，奥氏体晶粒比较细，热处理后强度较高，塑性、韧性也比较好。 c. 排气阶段。工件入炉后，将炉盖压紧密封。开始加热，并启动风扇。由于炉温大幅度下降，同时还有大量的空气进入炉内，因此本阶段的作用是要使
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炉温迅速恢复到规定是渗碳温度，同时，要尽快排除进入炉内的空气，防止工件产生氧化。加大甲醇或煤油的滴量可增加排气速度，使炉内较快形成还原性气氛或渗碳性气氛。若用煤油排气，滴量只能适当增加，因为此时炉温较低，煤油分解不完全，滴量过大，易产生大量的炭黑。滴量的大小应根据炉子的容积来确定。排气阶段的时间，通常是炉子达到渗碳温度后再延续30~50min，以便完全清除炉内的CO2、H2O、O2等氧化脱碳性气体。当滴入渗碳剂时，应打开排气孔进行排气，将废气点燃。待炉温达到900℃时，加大渗碳剂的滴量，加速排气，至CO2体积分数小于0.5%是排气结束（注意：仅凭火苗颜色判断排气程度的做法是不正确的）。
d. 渗碳阶段。此阶段的作用是渗入碳原子，并获得一定深度的渗层。 主要分为三个阶段：渗碳介质的分解、工件对碳原子的吸收、碳原子的扩散。 第一阶段分解阶段是指渗碳剂通过反应，形成了渗入钢表面的活性碳原子。这里是煤油在930℃时发生分解反应，分解后产生CO、CH4、CnH2n+2、CnH2n、H2、CO2、O2、N2等气体，其中CO为弱渗碳气体，CH4为强渗碳气体，在930℃是，会在工件的表面进一步分解，形成渗入能力很高的活性碳原子[C]。第二阶段吸收阶段是活性碳原子[C]被工件表面吸附、吸收的过程。在吸碳期间，需要煤油提供足够的活性碳原子，有利于工件表面对碳原子的吸收，活性碳原子少了的话会使工件表面含碳量降低，活性碳原子太多，则多余的碳原子又会结合成分子溢出，形成炭黑，影响渗碳的正常进行。吸收期也要控制好炉压，将煤油的滴量适当减少，保证渗碳所需要的碳势，形成表面碳浓度较高的碳层。第三阶段扩散阶段工件表面吸收了活性碳原子，碳浓度大大提高，沿着碳梯度的下降逐渐向内部渗入，完成工件表面的碳成分的变化。在扩散阶段，若吸收的活性碳原子数量小于扩散的数量，会造成表面碳含量达不到要求，扩散速度会减慢。因此，扩散速度直接影响到整个渗碳过程的周期。此为渗碳的过程。
在排气结束后，进入渗碳阶段，放入试棒，关好试棒孔。调整渗剂滴量，调整炉内压力为200~500Pa。排气管的废气火焰应稳定，呈浅黄色，长度在80~120mm之间，无黑烟和火星。根据火焰燃烧的状况可判断炉内的工作情况，若火焰中出现火星，说明炉内炭黑过多；若火焰过长，尖端外缘呈白亮色，说明渗碳剂供给量太多；火焰太短，外缘为透明的浅蓝色，表面渗碳剂供给量不足或
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是炉子漏气。
e. 使用RQ系列气体渗碳炉进行渗碳时，推荐采用煤油与甲醇作滴注剂，并保持清洁，使用时，根据渗碳过称各阶段的碳势需要，以两者不同的比例分别滴入。一般情况下，排气阶段不滴煤油，强渗阶段不滴甲醇，扩散阶段煤油与甲醇以2∶1（体积比）滴入。
f. 气体渗碳时，渗剂的消耗量与炉型、装炉量及滴注剂种类有关。一般情况以每100cm2的渗碳面积，滴入1.0~1.2cm3/h的渗剂为宜。在升温和保温时，不同的炉型，滴入量也不同。 下图是RQ3-25-9型井式炉中渗碳煤油的滴量
RQ3-25-9井式炉中渗碳 煤油的滴量
渗碳层深度 工件渗碳总面积/cm2 ＜10000 10000～20000 滴入量/（滴/min） 阶 段 1 80 85 2 60 65 说 明 强渗后，按第二阶段供给 0.8～1.2 我设计的齿轮齿顶圆的直径为20cm，厚度为5cm，单个齿轮的齿表面渗碳面积为＞314cm2，每炉放6个工件，总面积小于10000cm2，所以第一阶段滴入量为小于80滴/min，第二阶段滴入量为小于60滴/min.
g. 降温冷却阶段。在渗碳阶段结束前30~60min，检查炉前试棒的渗层深度，以确定降温的开始时间。检查方法有断口目测法和炉前快速分析法。断口目测法是将渗碳试棒从炉中取出，淬火后打断，观察断口，渗碳层呈白色瓷状，未渗碳部分为灰色纤维状，交界处的碳的质量分数月为0.4%，用读数放大镜测量表面至交界处的厚度。或将试棒断口在砂轮上磨平，用4%（质量分数）的硝酸酒精溶液侵蚀磨面，几秒钟后会出现黑圈。黑圈的厚度即可近似的代表渗碳层的深度，也用个读数放大镜测量。当将至规定的温度后，工件出炉。吊车一件一件的吊出托盘。然后是下一步的热处理，可以预冷，保温一段时间直接放入油中淬火，也可以在空气中散开冷却，再淬火，此时的冷却过程中，工件的表面，即齿表容易氧化脱碳，形成贫碳层，会影响其实用性能，因此可以向冷却坑中倒入一些煤油或者酒精，也可以用喷雾加速冷却，来减少表面的脱碳。
h. 渗碳过程中，为防止产生炭黑和加速扩散，可以通入少量的氨气。
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渗碳后的表层组织为细针状或隐晶马氏体+细颗粒状弥散均匀分布的碳化物+少量残余奥氏体。
⑤ 操作过程中的注意点
a. 渗碳工件表面不得有锈蚀，油污及其他污垢。
b. 渗碳炉中的应保持正压，不得漏气，可用火苗检查炉盖和风扇处有无漏气现象。
c. 滴油管不能倾斜，应保持垂直状态，以保证渗碳剂能直接滴入炉膛内。
d. 随时检查炉温，不得超过规定值930℃的±10℃的范围。 e. 随时检查渗碳剂的滴入量，以防止因为炉盖的震动而发生变化。
⑥ 渗碳过程中合金元素的作用
含碳量高的钢渗碳后的碳浓度梯度较小，渗速缓慢。在其他工艺条件相同的条件下，原始含碳量越高，则渗碳层越薄。合金元素将改变渗层表面的碳浓度和厚度。碳化物的形成元素如Cr、Mo、W等可提高工件表面的碳浓度，非碳化物形成元素如Al、Ni、Si、Mn等则降低表面的碳浓度。Mn元素可以改善渗碳层，有利于渗碳层增厚。合金元素对渗碳层厚度的作用取决于两个因素，即表面含碳量的影响和碳在奥氏体中的扩散速度的影响，一般而言合金元素对表面含碳量的影响较大，由于其可以增加表面含碳量，故增大了碳浓度梯度，加速碳原子向内部的扩散速度，渗碳层厚度增加。
⑦ 渗碳过程中的时间t
气体渗碳是目前应用比较多的渗碳方法，在社团过程中，控制的工艺参数主要有渗碳温度、渗碳时间、炉内气氛的碳势三项。渗碳时间决定于渗碳层的技术要求。一般情况下，渗碳层深度与渗碳温度、渗碳时间的关系可利用Harris公式估算：
H?660e-8287/Tt
式中: H 渗碳层深，mm；
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