智能真空渗碳淬火技术

一、技术名称：智能真空渗碳淬火技术
二、技术所属领域及适用范围：通用机械行业有渗碳热处理工艺需求的企业
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
  2012年我国热处理生产总量约为2000万吨，其中渗碳处理约占1/8，在250万吨左右。渗碳处理的主要设备包括井式炉、箱式多用炉和真空渗碳炉，其中井式渗碳约125万吨、箱式渗碳约123.75万吨、真空渗碳约1.25万吨。井式炉单位电耗最高，箱式多用炉次之，真空渗碳炉最低。根据JB/T50182-1999《箱式多用热处理炉能耗分等》，箱式多用路的一等可比单耗指标为bk≤440kWh/t，而真空渗碳炉的可比单耗为bk=265kWh/t。真空渗碳炉相对箱式多用炉节能量约61kgce/t，减排量约161kgCO2/t。目前应用该技术可实现节能量1万tce/a，CO2减排约3万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
  真空渗碳是一种真空热处理工艺。由于渗碳在真空环境中进行，可以精确控制碳势，工件表面洁净，有利于碳原子的吸附和扩散，实现高温渗碳速度的提高。相对于普通渗碳，可将渗碳时间缩短50%以上，大幅节约电能。在真空环境下，还可有效避免氧化性气体与工件表面合金元素发生晶间氧化，提高工件的耐磨性和疲劳性能，同时实现对细孔等内表面的渗碳，使整批工件获得均匀一致的表面碳浓度和渗碳层厚度。
  智能型真空渗碳淬火炉采用计算机控制系统对温度、时间、渗碳气体流量和压力四个重要参数进行精确控制，保证炉体内温度均匀性和气氛均匀性良好，使渗碳工件获得最小的渗层深度误差和合理的晶相组织分布。同时在计算机控制下，渗碳剂可由多通路多喷嘴以精确流量进入炉内，分布面广且均匀，充分发生裂解和渗碳反应，不会产生过多游离碳，有效减少碳黑对炉体的污染。
2.关键技术
（1）气氛流量控制技术；
（2）减少炭黑污染技术。
3.工艺流程
  工件→清洗→生成或编制工艺→装炉→真空渗碳→淬火或冷却。其结构图及自动控制系统示意图分别见图1和图2。

 五、主要技术指标
1.电耗：265kWh/t
2.最高工作温度：1300oC；
3.炉温均匀性：≤±5oC；
4.极限真空度：≤4×10-1Pa；
5.压升率：≤0.65 Pa/h；
6.淬火转移时间：≤25S；
7.气体压力：≤12bar；
8.硬化层深度偏差：≤±0.1mm。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
  该技术于2010年通过国家电炉质量监督检验中心的检验，于2012年通过了中国热处理行业协会组织的鉴定，并获得多项国家实用新型专利。目前已有10余台智能真空渗碳淬火炉在国内机械行业中应用。
七、推广前景和节能减排潜力
  目前，国内热处理行业中真空渗碳占全部真空渗碳的市场比例很小，不足1%。随着国内市场的迅速发展，真空渗碳淬火炉年需求量约30台。预计未来5年，该技术预计推广比例15%，可形成的年节能能力10万tce，年减排潜力26万tCO2。