渗碳内氧化超标求助

7204750 · 发表于 2014-2-21 09:47:26

材料：20MnCr5（德国牌号钢）
成分如下：C 0.17～0.22 Cr 1.00～1.50 Mn 1.10～1.50    Si<0.12

渗碳气氛为：甲醇，丙烷，氮气

渗碳过程：共18小时

第一阶段：930度  Cp1.25 8小时
第二阶段：930度  Cp0.80 7小时
第三阶段：810度  Cp0.70 2小时
淬火： 120度油淬 10分钟

稍后回火后，发现内氧化层达到40um（见附件），但是我们渗碳淬火后，技术要求内氧化层必须在20um以内。

有什么办法可以降低内氧化层呢？

microsoft · 发表于 2014-2-22 10:31:55

7204750 发表于 2014-2-21 09:47:26
材料：20MnCr5（德国牌号钢）
成分如下：C 0.17～0.22 Cr 1.00～1.50 Mn 1.10～1.50 Si<0.12

渗碳气氛为：甲醇，丙烷，氮气

你这个要求高了，很难达到0.02

leekeychen · 发表于 2014-2-22 14:10:18

你们单位有BBH多用炉吗？这个可以减轻内氧化程度。。。。

junjingli123 · 发表于 2014-2-22 14:18:32

不知道你们用的什么炉子，造成内氧化的因素比较多，但起因是H2O和空气，所以你要注意1.甲醇、丙烷及氮气的纯度 2.炉子密封性 3.工艺方面，适当延长换气时间

chg1555 · 发表于 2014-2-22 14:54:47

影响因数很多,低压渗碳,可以避免.

jxk1207 · 发表于 2014-2-22 15:16:10

不知道你们怎么处理的，不过在我离开青岛丰东的时候，他们刚刚开发成功了采埃孚的产品，和你这个有些类似的，内氧化控制在25μm以内，你如果认识的话可以跟他们交流一下，不过你这个渗碳时间比那个长一些，控制起来很有难度啊……

leekeychen · 发表于 2014-2-22 16:37:34

jxk1207 发表于 2014-2-22 15:16
不知道你们怎么处理的，不过在我离开青岛丰东的时候，他们刚刚开发成功了采埃孚的产品，和你这个有些类似的 ...

你大概什么时候再青岛丰东的呢？

leekeychen · 发表于 2014-2-22 16:38:05

减少氧化性气氛的存在，提高还原性气氛的比例。。。。。

jxk1207 · 发表于 2014-2-22 16:56:30

leekeychen 发表于 2014-2-22 16:37
你大概什么时候再青岛丰东的呢？

2011.7-2013.3嘿嘿…………

7204750 · 发表于 2014-2-22 17:57:16

本帖最后由 7204750 于 2014-2-22 18:10 编辑

leekeychen 发表于 2014-2-22 14:10
你们单位有BBH多用炉吗？这个可以减轻内氧化程度。。。。

这个是国外一个分公司上新线，他们遇到这种问题，请求我们技术支持。
现在是在做实验，用的是密闭性炉子，具体我也没见到。
但是他们和我们情况不同，这边主要是SAE4320，Mn和Cr比20MnCr5低的多，所以基本不存在内氧化。
后来我查阅了一些资料，给他们一些实验方向的建议。
我收获如下，不一定对，大家共享一下吧：

The grain boundary oxidation due to high content of Cr and Mn in 20MnCr5 reacted with the O from the CO2 and H2O in the carburizing atmosphere.
And because this course produced the Alloy oxide, the Cr and Mn would be a low content in the surface and impact the hardenability of surface area.
So there would be some Non- martensite structure produced in the quenching process.

In my opinion, we can get two concept to control the grain boundary oxidation:
1. Reduce the pO2 in the atmosphere to get low oxidation
2. Enhance the cooling capacity of quenching oil

The pO2 will be higher with the course of raising the temperature, but the pO2 will be lower with the course of increasing the Carbon Potential.
According to the above rules, I suggested that you can take below measures.
But because there are little 20MnCr5 In China, so we don’t have the HT experience and give the precise parameter. Just some theoretical advice for your testing.
1) Because the Cp In Carburizing cycle is 1.25, this course would be little  oxidation due to low pO2 . So we should pay attention to Diffusion Cycle .
a) Reduce the time  of Diffusion Cycle as much as possible (the pO2 is higher due to low Cp).If the RA is high, Maybe lower temperature diffusion can solve this. The CHD can reach the lower limit. But the proper time and temperature should be got by your testing.
b) Enhance the Cp of Diffusion Cycle to reduce pO2 in the scope of no coarse carbon produced.
2) The pO2 was produced from the CO2 and H2O, so check the water content in the Methanol and  propone.
3) Enhance the cooling capacity through proper temperature of oil and whipping power.
4) Adjust the atmosphere configuration, I have little experience.

And I want to some information:
The specification for 20 Micron Max is aimed at carburizing quenching or second quenching? If second quenching , you can also enhance the second quenching process to get thinner grain boundary oxidation.

7204750 · 发表于 2014-2-22 18:03:02

junjingli123 发表于 2014-2-22 14:18
不知道你们用的什么炉子，造成内氧化的因素比较多，但起因是H2O和空气，所以你要注意1.甲醇、丙烷及氮气的纯 ...

好的，谢谢回复。我对炉气方面几乎知识为零，换气时间是指？
是否就是工件进入炉内，炉膛排出空气的时间？

7204750 · 发表于 2014-2-22 18:04:54

chg1555 发表于 2014-2-22 14:54
影响因数很多,低压渗碳,可以避免.

低压渗碳，是指氮气流量降低么？

7204750 · 发表于 2014-2-22 18:06:26

jxk1207 发表于 2014-2-22 15:16
不知道你们怎么处理的，不过在我离开青岛丰东的时候，他们刚刚开发成功了采埃孚的产品，和你这个有些类似的 ...

主要国外标准要求，表面碳含量小于0.85，这样扩散区低碳式，必然使氧分压升高，这一过程发生了内氧化。
要是碳含量上限在高，可能就好办了。

7204750 · 发表于 2014-2-22 18:07:20

本帖最后由 7204750 于 2014-2-22 18:22 编辑

leekeychen 发表于 2014-2-22 16:38
减少氧化性气氛的存在，提高还原性气氛的比例。。。。。

只有甲醇和丙烷，如何调整呢？

junjingli123 · 发表于 2014-2-22 20:19:06

7204750 发表于 2014-2-22 18:03
好的，谢谢回复。我对炉气方面几乎知识为零，换气时间是指？
是否就是工件进入炉内，炉膛排出空气的时间 ...

对的，就是这段时间，又称排气阶段

Christopher · 发表于 2014-2-22 21:07:42

提高渗碳温度至950度，碳势可以保持不变，渗碳温度缩短试试。。

jdj19 · 发表于 2014-2-23 00:20:13

Christopher 发表于 2014-2-22 21:07
提高渗碳温度至950度，碳势可以保持不变，渗碳温度缩短试试。。

说得再多有用吗？就是问你真空退火加热保温完成，什么硬件等都不准许你动，如何加快降温速度。甚至包括炉内现有工件氧化问题，你有什么办法义务告诉他

djh088 · 发表于 2014-2-23 01:02:25

氮甲醇加丙烷气氛的炉子，采用空气最为稀释气（参比气），我觉得要做到很好的控制内氧化，可以这样做，空气采用电动阀控制，不采用开关量进气的方式。减少空气的大量进入。

tuisi-xingsan · 发表于 2014-2-23 09:50:18

18楼说的有道理！实际生产控制中，为保证你设定的二段碳势，必然要通大流量空气，从而导致炉内氧化性气氛增多，出现非马，即内氧化

江雪居士 · 发表于 2014-2-23 11:37:32

1.关键是工件入炉会带入很多氧,因此升温升碳势在600-850℃间尽快排气或建立起碳势,而在渗碳过程中,氧的存在与碳势有对应关系,因此不可以避免的,是否发生内氧化,与合金元系有关,其自身与氧和亲各力取定了发生内氧化的程度.
2.内氧化是因合金元素氧化导致淬透性降低的表现,因此提升淬火冷却能力亦是很重的一个环节.

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