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渗碳

渗碳

渗碳是指通过将碳原子浸渍在钢或铁部件的表面而使其表面变硬的一种制造工艺。这一过程有助于“表面硬化”或“表面硬化”,即金属内部保持相对柔软,但外层硬化成坚硬的保护壳。渗碳通常依赖于高度控制的热处理过程来加速碳原子的转移。

在本世纪,冶金学家使用各种方法来获得淬硬的钢表面。随着感应淬火和渗氮,渗碳已成为最常用的制造工艺之一。

渗碳过程

制造商通过添加碳使铁或低碳钢的表面硬化来实现渗碳。这一过程改变了钢铁零件表面的化学成分。工件通常在加工后经历这一过程。在正常使用过程中,渗碳工具不容易折断,更有效地抵抗划痕和其他磨损。制造商使用外壳深度测量来帮助评估外层保护层的厚度。

在渗碳期间,碳原子将从碳源扩散到金属工件的表面中。它们保持永久地连接在金属的结构内,因为零件冷却。碳将以两种方式之一增加碳:它成为金属本身外部结构的一部分,形成外部马氏体或珠光体钢层,或者在某些情况下它将在合金中与其他元素组合后形成碳化物。。两种情况都生产永久硬化的钢表面。

渗碳的方法

四种渗碳方法在制造环境中获得了普及。每个都提供优势和缺点:

液体渗碳

制造商有时会将低碳钢浸入高碳液体的高温浴中,从而将碳原子引入低碳钢的表面。

流程细节

过去,用于该过程的液体通常包括氰化物,一种强酸,该强酸将有助于磨损表面以制备用于碳沉积的金属。如今,制造商通常在液体渗碳过程中使用更环保,毒性较小的酸性。网状篮或电线使整个工件能够保持悬浮在液体浴中的所需时间段,确保均匀的渗碳。

好处

这种工艺有利于高含碳量的外部金属外壳的生产。它通常需要相对较少的时间来完成。液体渗碳对中小型零件表面的强化非常有效;制造商可以很容易地将这个过程自动化。

例子

生产小部件如滚珠轴承的制造商经常采用液体渗碳。

瓦斯渗碳

这种广泛流行的渗碳方法是利用甲烷或一氧化碳等气体使碳沉积在低碳钢合金或铁的表面。

流程细节

今天,制造商小心地控制温度,以达到最佳的渗碳水平。这一过程通常在大型熔炉中进行。它经常与自动化一起发生,并提供了对表面硬化深度的良好控制。

好处

气体渗碳使制造商更容易在非常大的工件上工作。此外,它可能允许公司有效地机箱硬化大量材料。

例子

该过程允许渗碳商用保险箱和拱顶,以及大型工业刀片和其他重物。

包装渗碳

这种制造工艺是多年前发现的,它涉及用木炭或焦炭包装低碳钢或铁,然后将材料加热到非常高的温度。

流程细节

一氧化碳气体会形成,并帮助将一些碳转移到金属表面。制造商在使用这种方法时经常面临保持表面温度均匀的挑战,因此渗碳表面的碳含量可能会有所不同。这一过程往往会产生较薄(1mm至1.5mm)的表面硬化层。

好处

包装渗碳方法使制造公司能够渗碳既有大零件和大量的小零件。

例子

使用这种方法,制造商有时生产廉价的消费工具,例如园艺抹管和耙子。

真空渗碳

通常与油或高压气体淬火技术结合使用,在没有氧气的情况下进行真空渗碳。

流程细节

公司经常利用甲烷作为扩散碳的剂,在非常高的温度下将这种气体注入无氧真空渗碳室。

好处

这种灵活的昂贵的工艺使制造商能够有效地渗碳各种不同大小的工件。它相对迅速地产生壳体硬化。

例子

该方法证明了许多航空,航空航天和钻井部件的制造。

应用程序

渗碳引起的表面硬化在各行各业中有着广泛的应用。例如,如今,从木工到石油和天然气勘探,渗碳钻头在许多情况下都能帮助人们。渗碳也对机械加工行业做出了重大贡献,使制造商能够延长许多金属设备的使用寿命。一些严重依赖于渗碳金属的行业包括:海事和航空航天工业、农业综合企业、工业制造商和汽车工业。

关键优势

渗碳提供优势,因为它为低碳钢和铁合金的外表面提供了硬化。例如,经过热处理和渗碳的金属部件更有效地抵抗磨损。渗碳外部的硬度还可以在正常使用期间轻松保护锋利的工具。渗碳也通常增强耐磨性,延长了工具和金属产品的有用寿命。


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