把鋼加熱到高溫狀態(tài),使碳原子滲入鋼的表面層的過程叫做滲碳。滲碳的目的是提高鋼表面的硬度和耐磨性,而心部仍保持原來的韌性和塑性。為達(dá)到上述目的,滲碳用鋼必須是低碳鋼(碳含量0.1%~0.25%)和低合金鋼。加熱溫度必須使鋼處于奧式體區(qū),以保證滲碳過程快速進(jìn)行。根據(jù)滲碳劑不同,最常用的方法有固體滲碳和氣體滲碳兩種,而液體滲碳目前較少采用。
滲碳爐的分類也是多種多樣。按加熱方式可根據(jù)熱源不同分燃料式和電阻式兩種,燃料式又分為燒油和煤氣兩種。根據(jù)操作不同分為間斷式和連續(xù)式兩大類。還可根據(jù)爐型、輸送機(jī)構(gòu)的不同進(jìn)行分類。
一:滲碳爐的工作環(huán)境
低碳鋼和低合金鋼的表面滲碳都是在滲碳爐內(nèi)以固體、液體或氣體滲碳方式在高溫下來實(shí)現(xiàn)的。滲碳溫度愈高,碳原子的活力俞強(qiáng),滲碳的速度也俞快,但工件內(nèi)部晶粒粗大程度也將相應(yīng)增高,所以滲碳溫度也不能太高,通常的滲碳溫度為930±10℃。
無論是哪種滲碳方式,爐內(nèi)氣氛中都含有CO氣體,這是滲碳所必須的。因?yàn)镃O氣體在高溫下,碰到工件表面后能夠產(chǎn)生CO2和其有活性的C 原子。
引入滲碳?xì)怏w時(shí),對于滲碳爐內(nèi)氣體成分,含有CO、H2、N2及微量的H2O、CO2、CH4。滴入式氣體滲碳是滴入煤油或醇類等有機(jī)物:因此爐內(nèi)氣氛主要有CO、CO2、O2、C4H2、及H2,其中CO2、O2愈少愈好,一般來說CO2、O2含量用小于1%。
二:滲碳爐用耐火材料
從滲碳爐的工作環(huán)境來說,其工作溫度不是很高,滲碳的加熱溫度在930℃左右,其爐溫變化梯度也是不高的。因而從溫度要求來講一般的耐火材料都是可選取的。但是滲碳爐內(nèi)存在著還原性的滲碳?xì)夥,這就要求砌筑的耐火材料要具有抗?jié)B性能,具有其性能的是抗?jié)B碳磚,砌筑內(nèi)襯的耐火材料可選用重質(zhì)高鋁滲碳磚:絕熱層可選用輕質(zhì)抗?jié)B碳磚:對于爐門可選用耐碰撞的熱穩(wěn)定性好的抗?jié)B碳磚。為了減少散熱損失在輕質(zhì)抗?jié)B磚與鋼甲之間可用一層25~40mm厚的耐火纖維加以絕熱。
抗?jié)B碳磚與一般耐火磚的區(qū)別在與對氧化鐵的含量的要求極其嚴(yán)格,一般要求在1%以下,因?yàn)檠趸F還原后體積膨脹,并能促使碳素在磚下的沉積,導(dǎo)致砌體疏松、剝落、強(qiáng)度下降和早期破壞。