低碳高鉻鋼高濃度滲碳方法

1、低碳高鉻鋼高濃度滲碳方法CN 1050049 A摘要本發(fā)明屬于低碳高鉻鋼的高濃度滲碳方法。該 方法采用天然氣高濃度滲碳工藝和高功率大容積滲 碳爐處理低碳高鉻鋼，不僅能獲得良好的滲碳質(zhì)量， 而且具有設(shè)備造價低廉、生產(chǎn)效率高和操作方便等優(yōu) 越的經(jīng)濟性，克服了固體滲碳的缺點和真空滲碳難于 實現(xiàn)工業(yè)化之不足。聲明所有權(quán)(2)1.一種低碳高鉻鋼的滲碳方法，其特征是所述方法采用天然氣高濃度滲碳工藝，該工藝包括排氣、滲碳、擴散和降溫四個階段，各階段的工藝參數(shù)為排氣階段：爐溫7001000，通入裂化氣，其流量為1.03.0米3/小時，工件入爐；爐溫800900，裂化氣流量為1.02.0米3/小時，通入富化氣(

2、天然氣)，其流量為0.40.8米3/小時；滲碳階段：爐溫10001080，裂化氣流量為米3/小時，富化氣流量為0.40.8米3/小時，時間612小時，爐壓150250毫米水柱；擴散階段：爐溫10001080，裂化氣流量為米3/小時，富化氣流量為0.10.4米3/小時，時間812小時，爐壓150250毫米水柱；降溫階段：斷電爐溫自然下降，裂化氣流量為1.03.0米3/小時，停止供應(yīng)富化氣；爐溫降到700以下，工件出爐空冷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法處理的低碳高鉻鋼的含碳量為0.08%0.15%，含鉻量為12%28%。說明本發(fā)明屬于低碳高鉻鋼，尤其是用作石油鉆頭襯套的1Cr1

3、7鋼的高濃度滲碳方法。眾所周知，用作石油鉆頭襯套的1Cr17鋼需要有很高的耐磨性和疲勞強度，要提高它的耐磨性和疲勞強度，對其表面進行滲碳處理是常用的優(yōu)良熱處理方法。為滿足石油鉆頭襯套的使用要求，1Cr17鋼需要滲碳質(zhì)量高，需要進行高濃度滲碳，1Cr17鋼石油鉆頭襯套要求表面滲碳均勻，表面無氧化脫碳腐蝕剝落現(xiàn)象，滲碳濃度為2.7%3.8%，滲碳層厚2.33.3毫米，經(jīng)淬火回火后表面硬度HRC62-68。大家知道，1Cr17鋼高濃度滲碳困難，迄今為止，對于1Cr17鋼還沒有一種較好的高濃度滲碳方法。目前，國內(nèi)通常用固體滲碳方法處理1Cr17鋼，采用固體滲碳方法，1Cr17鋼的滲碳質(zhì)量極差，滲碳濃度

4、普遍較低，表面氧化脫碳腐蝕剝落現(xiàn)象嚴重，一次合格率也較低;氣體滲碳方法比固體滲碳方法好，但因1Cr17鋼高濃度滲碳困難，至今還未探索出用氣體滲碳方法對1Cr17鋼進行高濃度滲碳;真空滲碳方法為當今世界的興新技術(shù)，用真空滲碳方法處理1Cr17鋼，其滲碳質(zhì)量高，滲碳濃度也高，表面滲碳均勻，無氧化脫碳腐蝕剝落現(xiàn)象，無疑采用真空滲碳方法處理1Cr17鋼石油鉆頭襯套，可使其能完全達到使用性能的要求。日本海斯公司已首先應(yīng)用真空滲碳技術(shù)（參見鑄鍛熱研究1979年第一期文章“Cr17不銹鋼的真空滲碳”），而我國對真空滲碳方法還處在試驗階段，如上海第一石油機械廠正在試驗用真空滲碳方處理1Cr17鋼。盡管真空滲碳

5、質(zhì)量高，然而由于真空滲碳技術(shù)要求高，其設(shè)備造價昂貴，一臺真空滲碳爐價值數(shù)十萬元;真空滲碳爐受其技術(shù)限制，爐膛小，生產(chǎn)率低;另外，真空滲碳操作復(fù)雜，一般工人不易掌握，以上原因?qū)е抡婵諠B碳經(jīng)濟性差，難于實現(xiàn)廣泛的工業(yè)化。本發(fā)明的目的在于探索出一種低碳高鉻鋼，尤其是用作石油鉆頭襯套的1Cr17鋼的高濃度滲碳方法。本發(fā)明采用天然氣高濃度滲碳工藝，用大功率大容積井式氣體滲碳爐處理低碳高鉻鋼，不僅能實現(xiàn)高濃度滲碳，滲碳質(zhì)量優(yōu)良，而且具有設(shè)備造價低廉，生產(chǎn)率高，操作容易等優(yōu)點，克服了固體滲碳的缺點和真空滲碳經(jīng)濟性差難于實現(xiàn)工業(yè)化之不足。本發(fā)明采用一般的井式氣體滲碳爐，這種滲碳爐造價低，一臺只需幾萬元，比真空

6、滲碳爐價廉數(shù)十倍;這種氣體滲碳爐功率高，容積大，功率可達120130千瓦，爐膛容積可達1416米3，一次可滲碳工件200公斤以上，在生產(chǎn)能力上是真空滲碳的數(shù)十倍;為保證滲碳質(zhì)量，爐膛分上、中、下三部份自動或半自動控制工藝參數(shù);本發(fā)明操作簡單，一般工人容易掌握。采用本發(fā)明處理1Cr17鋼石油鉆頭襯套，其滲碳濃度可高達4.5%，滲碳層厚可達3.5毫米，襯套表面滲碳均勻、美觀呈銀灰色，無氧化脫碳腐蝕削落現(xiàn)象，經(jīng)淬火回火后硬度高達HRC6668。滲碳濃度和滲碳層厚度可根據(jù)需要，通過調(diào)整爐溫，滲碳時間和天然氣流量等工藝參數(shù)而獲得。下面參照附圖，對本發(fā)明作詳細說明。附圖1為本發(fā)明處理的1Cr17鋼的金相組

7、織，放大200倍。附圖2為低碳高鉻鋼天然氣高濃度滲碳工藝曲線。參見圖1，可以看出本發(fā)明處理的1Cr17鋼滲碳金相組織，合金碳化物網(wǎng)狀分布均勻且厚，表明含碳量高，并無脫碳現(xiàn)象。參見圖2，本工藝曲線適用于低碳高鉻鋼，這種低碳高鉻鋼的含碳量為0.08%0.15%，含鉻量為12%28%。低碳高鉻鋼天然氣高濃度滲碳工藝分排氣、滲碳、擴散和降溫四階段。裂化氣即經(jīng)過脫硫處理的天然氣與空氣一定比例通入裂化爐進行分解裂化制備而成的氣體;富化氣即天然氣，是滲碳劑。排氣階段：爐溫7001000，通入裂化氣，其流量為1.03.0米3/小時，工件入爐;爐溫800900，裂化氣流量為1.02.0米3/小時;通入富化氣，其流量為0.40.8米3/小時;滲碳階段：爐溫10001080，裂化氣流量為1.02.0米3/小時，富化氣流量為0.40.8米3/小時，時間612小時，爐壓150250毫米水柱;擴散階段：爐溫10001080