测定中性硬化或渗碳时的碳势

钢合金化含量对有效大气碳势的影响。

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T在热处理车间成功地对许多不同的合金进行热处理或渗碳,必须适当地控制大气中的碳势。在中性硬化中,这意味着碳势对部件是中性的,既不渗碳也不脱碳。在渗碳中,这意味着达到所需的表面碳含量,从而达到所需的表面深度。

典型的热处理气氛如表1所示。的有限公司2浓度将根据所需的碳电位而变化。无论大气的来源如何,重要的是,一氧化碳,CO,含量保持在20%(丙烷情况下的23%)。如果一氧化碳百分比未保持为20%,则氧气探针不会读取正确的碳电位。如果使用丙烷,则必须调整碳分析仪以反映来自丙烷的CO的百分比。用于从露点确定碳电位的所有图表和图表都基于一氧化碳含量为20%。

表1:典型的炉径组成。

氧探针或碳探针由铂电极组成,铂电极由掺杂钇的氧化锆管隔开。探头插入熔炉或发电机。为探头提供大约0.5 CFH的空气作为参考。熔炉气氛和参考气氛之间的氧气分压差通过探头建立一个电压。通过测量这个小电压(以毫伏计),就可以确定碳势。因此,通过监测探头上的电压电位,可以通过添加空气和天然气来控制炉气氛碳电位。在现代仪器中,这是通过微处理器内部完成的。在很多方面,它的运作方式与O类似2传感器在汽车中进行适当的燃烧。

氧气探头的优点是准确、快速。直接读出大气中的碳势是常见的。该探头具有适合高温渗碳的高温范围。很少需要维护。

氧气探针的主要缺点是它假设固定的CO含量(通常为20%的天然气的20%或23%的丙烷)。如果CO内容不处于该固定值,则探针获得的读数是错误的。氧气探针也是陶瓷管,容易发生热或机械冲击。根据应用程序,必须以大致的时间间隔常规替换。重型渗碳可以缩短探头的寿命。但是,准确性,易用性和缺乏维护,通常超过缺点。

碳势控制

虽然先前已经确定了大气组合物至关重要,由20%CO用于准确读取的碳探针,但该碳含量不一定看到部分。在热处理过程中的大气控制中,存在不同的反应:

  • 气相反应。
  • 在气相中扩散。
  • 钢表面反应。
  • 钢中的扩散。

气相反应的动力学可以忽略,因为与钢中碳扩散的动力学相比,它们足够快,如果气氛是稳定的。已经证明气相中的扩散不是速率决定的。一个适当校准的碳探针将提供大气碳电位的准确表示,只要大气是稳定的,接近平衡(和20%的CO)。

钢中碳的活性,一个c,稀溶液为[3]:

在哪里T是度的温度K是由于添加了合金元素而导致的碳活性的调整。调整碳活度系数,,由[3]给出:

此数据已为多种合金编制(表2)。计算已显示,以便读者可以检查他/她(和我)的工作。

表2:合金化浓度对碳的有效活性的影响。

在大多数情况下,有效碳势高于钢中的碳含量。在某些钢中,有效碳势略低于碳含量。在这种情况下,最好使用合金中的碳含量。当试图用非常严格的渗碳极限脱碳来中和硬化合金时,这些方程是强大的。它们使精确和可重复的碳控制成为可能。

结论

在本简要的文章中,我们描述了一种确定与给定合金使用的适当碳电位以减少中性硬化时脱碳或渗碳的机会。它也可用于在渗碳和选择适当的表面碳含量时获得必要的碳势。

如果您对这篇文章有任何问题,或对未来文章的建议,请联系作者。

参考

  1. R. Collin, S. Gunnarson和D. Thulin,“一种预测气体渗碳钢碳浓度分布的数学模型”,Harterei-Tecn Mitt。1970年1月,第25卷,第17-22页。
  2. R. Collin, S. Gunnarson和D. Thulin,“气体渗碳钢碳浓度分布的数学模型”,钢铁研究所学报,第210卷,第1期。第785-789页,1972年。
  3. T. Ellis,I. M. Davidson和C. Bodsworth,“奥氏体碳的一些热力学特性”,“钢铁研究所杂志”,Vol。201,PP。582-587,1963。
  4. C. A. Stickels,“钢气渗碳,”在金属手册中,Vol。4热处理,金属公园,哦,美国金属学会,1981年。