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(jià)低廉、生產(chǎn)效率高和操作方便等優(yōu) 越的經(jīng)濟(jì)性，克服了固體滲碳的缺點(diǎn)和真空滲碳難于 實(shí)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(kuò)散和降溫四個(gè)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(shí)，工件入爐；爐溫800900，裂化氣流量為1.02.0米3/小時(shí)，通入富化氣(

2、天然氣)，其流量為0.40.8米3/小時(shí)；滲碳階段：爐溫10001080，裂化氣流量為米3/小時(shí)，富化氣流量為0.40.8米3/小時(shí)，時(shí)間612小時(shí)，爐壓150250毫米水柱；擴(kuò)散階段：爐溫10001080，裂化氣流量為米3/小時(shí)，富化氣流量為0.10.4米3/小時(shí)，時(shí)間812小時(shí)，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(shí)，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(shuō)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(qiáng)度，要提高它的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，對(duì)其表面進(jìn)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(jìn)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(wú)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(duì)于1Cr17鋼還沒(méi)有一種較好的高濃度滲碳方法。目前，國(guó)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(yán)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(duì)1Cr17鋼進(jìn)行高濃度滲碳;真空滲碳方法為當(dāng)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(wú)氧化脫碳腐蝕剝落現(xiàn)象，無(wú)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(dá)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(jiàn)鑄鍛熱研究1979年第一期文章“Cr17不銹鋼的真空滲碳”），而我國(guó)對(duì)真空滲碳方法還處在試驗(yàn)階段，如上海第一石油機(jī)械廠正在試驗(yàn)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(jià)昂貴，一臺(tái)真空滲碳爐價(jià)值數(shù)十萬(wàn)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(jì)性差，難于實(shí)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(shí)現(xiàn)高濃度滲碳，滲碳質(zhì)量?jī)?yōu)良，而且具有設(shè)備造價(jià)低廉，生產(chǎn)率高，操作容易等優(yōu)點(diǎn)，克服了固體滲碳的缺點(diǎn)和真空滲碳經(jīng)濟(jì)性差難于實(shí)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(jià)低，一臺(tái)只需幾萬(wàn)元，比真空

6、滲碳爐價(jià)廉?dāng)?shù)十倍;這種氣體滲碳爐功率高，容積大，功率可達(dá)120130千瓦，爐膛容積可達(dá)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(dòng)或半自動(dòng)控制工藝參數(shù);本發(fā)明操作簡(jiǎn)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(dá)4.5%，滲碳層厚可達(dá)3.5毫米，襯套表面滲碳均勻、美觀呈銀灰色，無(wú)氧化脫碳腐蝕削落現(xiàn)象，經(jīng)淬火回火后硬度高達(dá)HRC6668。滲碳濃度和滲碳層厚度可根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)整爐溫，滲碳時(shí)間和天然氣流量等工藝參數(shù)而獲得。下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)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(jiàn)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(wú)脫碳現(xiàn)象。參見(jiàn)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(kuò)散和降溫四階段。裂化氣即經(jīng)過(guò)脫硫處理的天然氣與空氣一定比例通入裂化爐進(jìn)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(shí)，工件入爐;爐溫800900，裂化氣流量為1.02.0米3/小時(shí);通入富化氣，其流量為0.40.8米3/小時(shí);滲碳階段：爐溫10001080，裂化氣流量為1.02.0米3/小時(shí)，富化氣流量為0.40.8米3/小時(shí)，時(shí)間612小時(shí)，爐壓150250毫米水柱;擴(kuò)散階段：爐溫10001080