碳碳复合材料预制体渗碳都有哪些方法
液体渗碳法:
液体渗碳法为将工作件浸渍於盐浴中行渗碳之方法。因盐浴之淬火性良好,因此可减少工作件之变形,并可使处理件加热均匀。升温迅速,操作简便,便於多种少量的生产。尤其在同一炉,可同时处理不同渗碳深度的处理件。
液体渗碳是以氰化钠(NaCN)为主成分,所以同时能渗碳亦能氰化,所以亦称为渗碳氮化(Carbonitriding),有时亦称为氰化法(Cyaniding)。处理温度约以700℃界,此温度以下以氮化为主,渗碳为辅,700℃以上则渗碳为主,氮化为辅,氮化之影响极低。一般工业上使用时,系以渗碳作用为主。
液体渗碳法虽硬化层薄,但渗碳时间短,故内部应力较少,同时因C、N同时惨入,所以耐磨性佳。
液体渗碳反应是利用氰化物(NaCN)分解,先在浴面与空气中的氧、水分、二氧化碳反应变成氰酸盐。
2 NaCN + O2 = 2 NaCNO (1)
NaCN + CO2 = NaCNO + CO (2)
氰酸盐在高温分解生成CO或N。
4 NaCNO = 2 NaCNO + Na2 CO3 + CO +2 N (3)
在较低温时反应如下:
5 NaCNO = 3 NaCNO + Na2 CO3 + CO2 + 2N (4)
生成的CO及N与Fe反应而进行渗碳及氮化。
Fe + 2 CO = { Fe - C }+ CO2 (5)
Fe + N = { Fe - C } (6)
一般用的渗碳剂是在中添加碳酸钠(Na2 CO3)、氯化钡(Ba Cl2)、氯化钠(Na Cl2)等,比起NaCN单盐,表面碳浓度低,扩散层增加,900℃时的碳浓度最高,这是由於钡盐的促进作用大,而且熔点变高,浴的粘性也增加,影响渗碳作用。
渗碳盐浴的容器通常使用软铁、镍铬钢、耐热钢,不过,氧化侵蚀很激烈,施行渗铝防锈法可延长寿命;容器形状宜是内容积大、表面积小、接触空气的面少,蒸发挥散量也少,但是容器的上部与下部渗碳力不同,所以要注意盐浴搅拌。
与渗碳处理的零件安装於适当的夹具,预热到200~500℃后浸入盐中,尽量防止盐浴温度降低及热变形。
浴底堆积很多氧化物,处理品接触它时会变形,所以须预先调节夹具,使处理品与浴底之间有充分的馀裕。
如前所述,NaCN会随熔融时间而劣化,渗碳能降低,所以作业中要定期分析CN,CN不够时,添加指定的补给剂,保持渗碳能在前面所述的钢箔试验可简易试出渗碳能,因NaCN有吸湿性,若将含有水分的补给剂投入加热浴中,则会溅散,须利用炉的隔热壁乾燥。
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