TD熱處理爐發(fā)布日期:2015-12-1 8:52:59 所屬分類:井式爐系列 訪問統(tǒng)計(jì):4544 安徽大新工業(yè)爐有限公司是【十多年經(jīng)驗(yàn)】Z業(yè)制造TD熱處理爐廠家;TD熱處理爐價(jià)格咨詢熱線:13757257921 目前,td鹽浴滲金屬在國(guó)內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用正處于起步階段,與日本相比,不僅在應(yīng)用范圍、規(guī)模及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益上存在巨大差距,而且在許多相關(guān)技術(shù)上存在著許多待研發(fā)的課題。其中,td鹽浴滲金屬的設(shè)備在國(guó)內(nèi)還幾乎是**。在國(guó)內(nèi)一些應(yīng)用td鹽浴滲金屬的單位目前主要用外熱式坩堝鹽浴爐。由于尚無正規(guī)生產(chǎn)研發(fā)此種設(shè)備的企業(yè),各單位使用的外熱式坩堝td鹽浴爐普遍存在如下問題:(1)熱效率不高;(2)坩堝壽命不長(zhǎng);(3)鹽浴防氧化問題;(4)操作機(jī)械化自動(dòng)化程度不高;(5)鹽浴偏析較嚴(yán)重。 針對(duì)上述問題,本文重點(diǎn)研究以下內(nèi)容:(1)坩堝材料的耐蝕性及抗氧化性分析;(2)如何更有效地提高外熱式坩堝td鹽浴爐的熱效率;(3)如何更有效地防止鹽浴偏析。 對(duì)鹽浴爐用金屬材料的研究,為避免試樣在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生覆層,又要使鹽浴主要成分接近td處理時(shí)的成分,選取硼砂浴配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):氟化鈉,12.5%;脫水硼砂,87.5%。材料中對(duì)高溫耐蝕性及高溫抗氧化性更大貢獻(xiàn)的是ni、cr元素,所選材料的cr含量為15%-25%,ni含量為9%-80%,幾乎包括了主要的耐熱耐蝕不銹鋼。 通過對(duì)爐襯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、爐襯材料的選取及紅外輻射材料的應(yīng)用的方法解決現(xiàn)有外熱式坩堝td鹽浴爐熱效率低的問題。 鹽浴成分的配比不同,有時(shí)造成td處理過程中鹽浴發(fā)生較大偏析,對(duì)td鹽浴碳化物覆層的形成造成一定的影響。為了不影響鹽浴的成分且能有效地減少鹽浴偏析,綜合考慮采用外加攪拌裝置來實(shí)現(xiàn)。 對(duì)以上內(nèi)容的研究結(jié)果為:1)試驗(yàn)所選用cr-ni不銹鋼中,cr20ni35不銹鋼在硼砂浴中具有更佳耐蝕性;試樣的腐蝕主要集中在硼砂浴面與空氣的交界面處,其它部位腐蝕較弱,硼砂浴中na2o和b2o3的存在加速了試樣的腐蝕;2)爐子采用大尺寸結(jié)構(gòu)拼裝,擱絲臺(tái)成波浪形,在其表面涂覆一層以cr2o3和fe2o3為主要材質(zhì)的遠(yuǎn)紅外輻射涂層,加強(qiáng)了爐內(nèi)的輻射能量和強(qiáng)度,提高了熱效率;3)加入鹽浴攪拌裝置,鹽浴偏析問題得以改善;安裝簡(jiǎn)易防高溫氧化裝置可以有效防止浴鹽的老化。 利用以上研究結(jié)論和部分Z利技術(shù),對(duì)外熱式坩堝td鹽浴爐進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),使其功能、性能、操作方便性、熱效率及使用壽命等均得到顯著改善。 我87年就守在1個(gè)井爐邊,爐膛是個(gè)φ300×800的坩鍋,里面是硼砂脫了水,加硅鐵催化,加五氧化二釩,900度熔化成漿后,放入拉伸模,980度保溫飽12小時(shí),緩冷下油,材料是cr12,對(duì)你有幫助嗎?
d處理技術(shù)
td處理(toyota diffusion coating process)技術(shù)是由日本豐田中央研究所開發(fā)的,是用熔鹽浸鍍法、電解法及粉末法進(jìn)行表面強(qiáng)化(硬化)處理技術(shù)的總稱。過去的一些文獻(xiàn)將td處理稱為滲金屬處理。實(shí)際應(yīng)用更為廣泛的是熔鹽浸鍍法(或稱熔鹽浸漬法、鹽浴沉積法)在模具表面形成vc、nbc、cr23c6-cr7c3等碳化物超硬“涂層”(實(shí)為滲層)。由于這些碳化物具有很高的硬度,所以經(jīng)td法處理的模具可獲得特別優(yōu)異的力學(xué)性能。一般來說,采用td處理與采用cvd(化學(xué)氣相沉積)、pvd(物理氣相沉積)、pcvd(等離子化學(xué)氣相沉積)等方法進(jìn)行的表面硬化處理效果相近似,但由于td法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低廉,所以是一種很有發(fā)展前途的表面強(qiáng)化處理技術(shù)。td處理在國(guó)外應(yīng)用已相當(dāng)普遍,但在國(guó)內(nèi)報(bào)道并不多見。
1.設(shè)備及鹽浴成分
td處理所用設(shè)備有普通外熱式坩堝鹽浴爐和采用將坩堝置入一內(nèi)熱式電極鹽浴爐爐膛內(nèi)的設(shè)備,后者不僅增大了設(shè)備體積及設(shè)備功率,而且這種電極鹽浴爐還需配備Z用變壓器,故這種設(shè)備并不多用。
鹽浴成分:耐熱坩堝中的鹽浴,70-90%是硼砂(na2b4o7),根據(jù)涂覆層的組織成分要求,再加入能形成不同碳化物的物質(zhì),如:涂覆vc時(shí),加入fe-v合金粉末或v2o5粉末。
無水硼砂的熔點(diǎn)為740℃,其分解溫度高達(dá)1573℃,在高溫狀態(tài)非常穩(wěn)定。熔融硼砂具有溶解金屬氧化物的能力,使工件表面保持潔凈,有利于工件表面吸附活性金屬原子。硼砂鹽浴中的添加劑是v、nb、cr及其fe合金或氧化物粉末。目前,工具鋼多采用vc涂層。如需涂覆nbc、cr—c,則在硼砂中加入fe-nb、fe-cr合金粉末或nb2o5、cr2o3氧化物粉末。添加劑的數(shù)量要適當(dāng),既要滿足滲入元素的濃度和擴(kuò)散速度要求,又要使鹽浴具有較好的流動(dòng)性。
如鹽浴組成中含有金屬氧化物,則需添加al、ca、ti、fe- ti、fe-al等物質(zhì),以提高并保持鹽浴的活性,使活性金屬原子得以在鹽浴中被還原出來。
2.工藝概述
將硼砂放入坩堝中加熱熔化并升溫至800~1200℃,然后加入組成鹽浴的其它物質(zhì),再將工件浸入鹽浴中保溫1~10h(浸漬時(shí)間長(zhǎng)短取決于工藝溫度及“涂覆”層厚度要求)工件表面就會(huì)形成由碳化物構(gòu)成的表面“涂層”。
3. 碳化物的形成機(jī)理
碳化物的形成過程是硼砂鹽浴中活性金屬原子與工件(基材)本身的碳原子相結(jié)合的過程,這個(gè)過程包括以下四個(gè)步驟:
(1)碳化物形成元素的合金或氧化物粉末不斷向鹽浴中溶解,并被還原為活性金屬原子;
(2)活性金屬原子在鹽浴中向工件表面擴(kuò)散;
(3)金屬原子與工作表面的碳原子結(jié)合形成碳化物;
(4)工件內(nèi)部的碳原子不斷向表面擴(kuò)散,與金屬原子結(jié)合,碳化物層不斷增厚。
由此可見,td處理過程中的v、nb、cr等碳化物形成元素與c結(jié)合,在工件表面形成vc、nbc、cr-c等,其中的v、nb、cr來自鹽浴中所添加的金屬合金或氧化物粉末,而碳化物中的c則來自基材在工藝溫度下固溶于奧氏體或鐵素體中的碳,碳化物層的形成是靠鹽浴中的活性金屬原子和碳原子的雙向擴(kuò)散完成的,而碳原子在整個(gè)擴(kuò)散過程,均在基材(固體)內(nèi)進(jìn)行。因此,熔鹽浸鍍法是一種利用擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行表面強(qiáng)化的處理方法,“涂覆”層的形成機(jī)理與pvd、cvd有本質(zhì)不同。
由于碳化物中的c來自工件(基材)本身,因此要求基材的含碳量在0.4%以上,一般含碳量較高的工具鋼更適宜作td處理的基材。
4.td處理的工藝參數(shù)
影響td涂層厚度的主要因素是鹽浴溫度、處理時(shí)間和基材的化學(xué)成分,其關(guān)系為d2=ate-q/rt,式中d為“涂覆”層厚度(mm);t為浸漬時(shí)間(s);t為工藝溫度(k);q為碳化物層的擴(kuò)散激活能(約為167.47~209.34kj/mol);r為氣體常數(shù)(8.29j/mol.k);a為由基材含碳量等因素決定的常數(shù),一般在10-3~10-2之間;e為自然常數(shù)。
根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系,對(duì)某一工件(基材),其含碳量及化學(xué)成分是一定的,當(dāng)工藝溫度一定時(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)的“涂覆”層厚度要求,時(shí)間便可確定。
如前所述,td處理溫度一般在800~1200℃,這個(gè)選擇范圍是比較寬的,而溫度的高低又直接影響到“涂覆”層形成的速率,因此,工藝溫度非常關(guān)鍵,而目前作者所見的報(bào)道均未對(duì)此作出介紹。筆者認(rèn)為:td處理溫度應(yīng)與基材的更佳淬火溫度相一致。因?yàn)閠d處理后須經(jīng)淬火、回火處理,以獲取必要的基體硬度。溫度選擇過高,則會(huì)在td 處理過程導(dǎo)致基體組織的粗化,這種粗化的組織直接進(jìn)行淬火,不僅降低了基體的力學(xué)性能,還會(huì)加劇變形開裂趨勢(shì)。而當(dāng)處理溫度選擇過低時(shí),則在td處理過程不能完成奧氏體化,從而不能直接淬火,這是不經(jīng)濟(jì)的。 |
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