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渗碳

渗碳

渗碳是指通过用碳原子浸渍表面而破坏钢或铁零件外部的制造过程。该方法有助于“壳体硬化”或“表面硬化”,其中金属的内部保持相对柔软,但外层硬化成坚固的保护壳。渗碳通常依赖于高度控制的热处理过程以加速碳原子的转移。

本世纪的冶金学家使用各种方法来获得硬化钢表面。随着感应硬化和氮化,渗碳已成为最受欢迎的制造过程之一。

渗碳过程

制造商通过努力通过添加碳来使铁或低碳钢外部硬化来进行渗碳。该过程改变了铁或钢部件表面的化学成分。工件通常在加工后经过该过程。在正常使用过程中,渗碳工具将不那么容易地破裂,并将更有效地抵抗划痕和其他擦伤。制造商使用案例深度测量来帮助评估该外保护层的厚度。

在渗碳过程中,碳原子从碳源扩散到金属工件表面。当部件冷却时,它们会永久附着在金属结构中。碳会以两种方式之一增加硬度:要么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,它会与合金中的其他元素结合后形成碳化物。这两种情况都会产生永久硬化的钢表面。

渗碳方法

四种渗碳方法已在制造环境中得到普及。各有利弊:

液体渗碳

制造商有时将碳原子引入低碳钢的表面,通过在高碳液体浴中的高温下浸没金属。

处理细节

在过去,用于这一过程的液体通常包括氰化物,这是一种强酸,可以帮助磨损表面,为碳沉积准备金属。今天,制造商通常在液体渗碳过程中使用更环保、毒性更小的酸。网篮或金属丝使整个工件在液浴中悬浮一段时间,确保渗碳均匀。

好处

该过程有助于具有高碳含量的外部金属盒的生产。它通常需要相对较少的时间来完成。液体渗碳证明非常有效,以加强中小型零部件的表面;制造商可以轻松自动化此过程。

例子

制造商生产的小物品,如滚珠轴承经常使用液体渗碳。

气体渗碳

这种广泛流行的渗碳方法使用诸如甲烷或一氧化碳的气体导致碳沉积到低碳钢合金或铁杆表面上。

处理细节

如今,制造商仔细控制温度以实现最佳的渗碳水平。该过程通常在大型炉子中进行。它经常与自动化结合发生,并在壳体硬化深度提供优异的控制。

好处

气体渗碳使制造商能够更轻松地在非常大的工作件上工作。此外,它可能允许公司有效地案件硬化高量的材料。

例子

这个过程允许渗碳的商业保险箱和金库,以及大型工业叶片和其他重型物品。

固体渗碳

多年前发现的这一制造过程涉及用木炭或焦炭包装低碳钢或铁,并在非常高的温度下加热材料。

处理细节

一氧化碳气体将形成并帮助将一些碳转移到金属表面中。制造商通常经历使用这种方法在表面上保持均匀温度的挑战,因此渗碳表面中的碳水平可能变化。该过程倾向于产生稍微薄的(1mm至1.5mm)的壳体硬化层。

好处

填充渗碳方法使制造公司能够渗碳大零件和小零件的大体积。

例子

制造商有时使用这种方法生产廉价的消费工具,如园艺抹刀和耙子。

真空渗碳

真空渗碳通常与油或高压气淬技术结合使用,在无氧的情况下进行。

处理细节

公司通常利用甲烷作为扩散碳的试剂,在非常高的温度下将这种气体注入渗碳无氧真空室。

好处

这种灵活、昂贵的工艺允许制造商有效地对各种不同尺寸的工件进行渗碳。它产生表面硬化比较快。

例子

这种方法被证明是生产许多航空、航天和钻井部件的理想方法。

应用程序

由渗碳引起的表面硬化在各种行业中享有广泛的应用。例如,今天渗碳钻探比特在许多情况下协助人们,从木工到石油和天然气勘探。渗碳也有助于加工行业贡献,使制造商能够扩展许多金属设备的使用寿命。一些依赖渗碳金属的行业包括:海事和航空航天工业,农业,工业制造商和汽车工业。

关键优势

渗碳有其优点,因为它为低碳钢和铁合金的外表面提供表面硬化。例如,经过热处理和渗碳的金属部件往往能更有效地抵抗磨损。渗碳表面的硬度也可以保护锋利的工具在正常使用时不容易碎裂。渗碳还能提高耐磨性,延长工具和金属制品的使用寿命。


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