一般來說，常規(guī)氣體滲碳的工藝是向一個密封室內(nèi)通入載氣和富化氣。通過大量的載氣維持爐內(nèi)的基本成分，以滿足爐內(nèi)碳勢控制的需要。在此種控制方式中，滲碳過程中的碳來自富化氣。采用這種控制方式的設(shè)備也就是大家非常熟悉的設(shè)備——密封式可控氣氛多用爐。這種滲碳工藝及控制方法已應(yīng)用多年，積累了豐富的經(jīng)驗，但真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為由于載氣中存在O2和氧化物，工件不可避免地要產(chǎn)生內(nèi)氧化，即在滲層表面薄層內(nèi)出現(xiàn)非馬氏體，其對滲碳件的疲勞性能會產(chǎn)生極不良的影響。

　　近年來，我公司研發(fā)的低壓滲碳技術(shù)和開發(fā)的低壓滲碳爐能較好地解決這個問題。起初，低壓滲碳爐主要用于對工件要求比較嚴(yán)格的航空航天領(lǐng)域。目前已推廣到大量生產(chǎn)的汽車工業(yè)。

低壓滲碳工藝

　　通入低壓真空滲碳爐內(nèi)的滲碳?xì)夥?C2H2)在爐內(nèi)裂解后形成C+H2，使得加熱滲碳室內(nèi)的“碳”處于飽和狀態(tài)，并用碳富化率F (mg/h·cm²)來表達(dá)。當(dāng)工件的表面積小于其臨界值，C2H2的流量一定時，F(xiàn) 值是恒定不變的;而當(dāng)C2H2的流量大于其臨界值，并且工件的表面積一定時，F(xiàn) 值也是定值。因此，滲碳過程可用溫度、時間、C2H2和N2的流量及壓力4個參數(shù)進(jìn)行控制。滲碳和擴(kuò)散過程中，壓力保持在70～2000P a之間。低壓滲碳是由交替地通入滲碳?xì)怏w和中性氣體的過程組成的。每次滲碳后，工件表面的“碳”將向工件內(nèi)部擴(kuò)散。

　　在每一個滲碳和擴(kuò)散周期內(nèi)，需要一個從滲碳?xì)夥障驍U(kuò)散氣氛轉(zhuǎn)換的時間。根據(jù)溫度、氣氛的裂解、氣體膨脹的特性和真空泵的能力，該時間僅需5s。根據(jù)工件滲層要求，計算機(jī)模擬系統(tǒng)將計算出滲碳和擴(kuò)散過程的時間和循環(huán)次數(shù)。由于加熱滲碳室的最高溫度可達(dá)1100℃，因此，即使采用980℃的滲碳溫度也不會影響加熱元件和保溫層的使用壽命。同樣，1100℃的工作溫度可實現(xiàn)對工模具的真空淬火處理。

　　計算機(jī)模擬計算前，需要輸入工件材料的特性和初始參數(shù)。完成上述操作后，計算機(jī)開始模擬并算出：(滲碳+擴(kuò)散)的循環(huán)次數(shù)、最后擴(kuò)散期的時間、總的處理時間、最終表面碳濃度和最終的滲層深度。計算機(jī)模擬與工件實測的滲層誤差小于5%。

低壓滲碳工藝設(shè)備

　　(1)低壓滲碳裝置可配置到各種標(biāo)準(zhǔn)的真空爐上 例如：可在臥式VGQ系列高壓高流率氣冷真空爐、立式底裝料的VGQV系列高壓高流率氣冷真空爐上、VGQ2系列雙室高壓高流率氣冷真空爐、VOQ2系列雙室油淬加壓氣冷真空爐等爐型上配置低壓滲碳裝置。

　　(2)連續(xù)式低壓滲碳爐，可實現(xiàn)與機(jī)加工設(shè)備進(jìn)行同步生產(chǎn) 通過多年的實際證明，與傳統(tǒng)的連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線相比較，連續(xù)式設(shè)計的低壓滲碳爐具有很多的優(yōu)點，特別適合于對生產(chǎn)率有較高要求的汽車領(lǐng)域。

低壓滲碳的應(yīng)用范圍

　　(1)適用的材質(zhì)種類 能夠在傳統(tǒng)爐子上進(jìn)行滲碳，零件表面可以吸收碳的所有材料均可用低壓真空滲碳爐。諸如：國外的牌號： 1 6 M C5 、20MC5、27MC5、16NCD13、18NCD6等。中國的牌號：20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMnMo、12Cr2Ni4A等。

　　(2)實用的零件種類 在許多情況下已經(jīng)證明，采用低壓滲碳+氣淬的工藝所產(chǎn)生的變形(橢圓誤差和平面誤差)小于傳統(tǒng)的滲碳+油淬工藝所產(chǎn)生的變形。經(jīng)低壓真空滲碳爐處理的工件的抗疲勞強(qiáng)度提高了30%。因此，對熱處理質(zhì)量要求比較高的情況下，非常適合選用低壓真空滲碳爐。

低壓滲碳技術(shù)的優(yōu)點

　　(1)更好的質(zhì)量 熱處理過程中沒有氧，因此沒有晶間氧化，沒有蝕斑;由于采用氣淬，工件的變形更小;熱處理后的工件呈光亮、銀白色;由于精確控制4個主要參數(shù)(滲碳溫度、時間、氣體流量、壓力)，因此，生產(chǎn)重復(fù)性非常好;采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)精確的質(zhì)量控制。

　　(2)更好的靈活性 可根據(jù)機(jī)床的生產(chǎn)率時時調(diào)節(jié)生產(chǎn)率，即實現(xiàn)了“同步”生產(chǎn);低壓真空滲碳爐的模塊化設(shè)計，不同的加熱滲碳室可同時處理不同滲層要求的工件;工作溫度為800～1100℃，不僅可滲碳，而且可進(jìn)行工模具鋼的真空淬火處理;在周末很容易實現(xiàn)停爐，而附加成本很低。周一早晨僅需15min的準(zhǔn)備即可開始工作。

　　(3)環(huán)保、安全 低壓真空滲碳爐采用了真空技術(shù)，無炭黑，無火簾門，無煙霧，無油蒸氣，無著火的危險，低壓真空滲碳爐是冷的且干凈的設(shè)備，因此，可與機(jī)床車間連在一起使用。

　　(4)更好的生產(chǎn)率 較少的人力消耗，因為整個操作過程均由計算機(jī)控制，并自動完成;較少的能源消耗;極大地降低了氣氛消耗(與傳統(tǒng)的可控氣氛多用爐相比);縮短了滲碳時間;低壓真空滲碳爐具有很緊湊的設(shè)計，因此占地面積較小;不需其他的輔助設(shè)備，諸如：校直機(jī)、壓力淬火設(shè)備等。