จะควบคุมความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์ระหว่างการคาร์บูไรซิ่งของ DC06 ได้อย่างไร
เมื่อทำการคาร์บูไรซิ่ง DC06 ความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์ (โดยทั่วไปกำหนดเป็นระยะทางจากพื้นผิวไปยังจุดที่ปริมาณคาร์บอนถึง 0.4% C) จะต้องได้รับการควบคุมผ่านการประสานงานของพารามิเตอร์กระบวนการ แนวทางหลักคือการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมตามพฤติกรรมการแพร่กระจายของอะตอมคาร์บอนในออสเทนไนต์ โดยคำนึงถึงปริมาณคาร์บอนต่ำพิเศษ-ของ DC06 (C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.008%) ต่อไปนี้เป็นวิธีการควบคุมเฉพาะและประเด็นสำคัญ:
I. ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักและตรรกะการควบคุม
ความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์คือความลึกการแพร่กระจายของอะตอมคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นไปตามกฎการแพร่กระจายของ Fick และได้รับอิทธิพลจากพารามิเตอร์สามตัวเป็นหลัก ตรรกะการควบคุมมีดังนี้:
อุณหภูมิคาร์บูไรซิ่ง
ยิ่งอุณหภูมิสูง ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของคาร์บอนอะตอมก็จะยิ่งมากขึ้น (อัตราการแพร่จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ) โดยทั่วไปอุณหภูมิคาร์บูไรซิ่งสำหรับ DC06 จะถูกควบคุมระหว่าง 880 ถึง 930 องศา (ต้องสูงกว่าอุณหภูมิออสเทนไนเซชันของเหล็กที่ 727 องศาเพื่อให้แน่ใจว่าคาร์บอนละลายในออสเทนไนต์)
กฎทั่วไป: สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศา อัตราการแพร่กระจายจะเพิ่มขึ้นประมาณ 25-30% เช่นความลึกของคาร์บูไรซิ่งที่ 930 องศา เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เทียบเท่ากับความลึกของคาร์บูไรซิ่งที่ 880 องศา เป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง
เวลาคาร์บูไรซิ่ง
ที่อุณหภูมิเดียวกัน ความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์จะเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของเวลา (
δ ∝
t
).
กฎทั่วไปคือเมื่อเวลาผ่านไป ความลึกจะเพิ่มขึ้น แต่อัตราการเพิ่มขึ้นจะค่อยๆ ช้าลง (หลีกเลี่ยงการยืดเวลามากเกินไป ซึ่งจะเพิ่มการใช้พลังงานและทำให้เมล็ดหยาบ) ตัวอย่างเช่น ความลึกของเป้าหมาย 0.3 มม. ต้องใช้เวลา 2-3 ชั่วโมง ในขณะที่ความลึกของเป้าหมาย 0.5 มม. ต้องใช้เวลา 5-6 ชั่วโมง (ที่ 900 องศา)
คาร์บอนที่มีศักยภาพปานกลางคาร์บอน
ศักย์คาร์บอน (ความเข้มข้นของคาร์บอนในบรรยากาศเตาเผา) จะกำหนดปริมาณคาร์บอนที่พื้นผิวและส่งผลทางอ้อมต่อแรงผลักดันในการแพร่กระจาย (ยิ่งความเข้มข้นของคาร์บอนระหว่างพื้นผิวกับภายในแตกต่างกันมากเท่าใด การแพร่กระจายก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น) สำหรับการทำคาร์บูไรซิ่ง DC06 ควรควบคุมศักย์คาร์บอนระหว่าง 0.8% ถึง 1.2%C (ศักย์คาร์บอนสูงเร่งการแพร่กระจายเริ่มต้น แต่ศักย์คาร์บอนสูงเกินไปอาจนำไปสู่การตกตะกอนของคาร์ไบด์เครือข่ายพื้นผิวได้ง่าย) ครั้งที่สอง วิธีการควบคุมกระบวนการแบบเป็นขั้น
เพื่อควบคุมความลึกอย่างแม่นยำและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง โดยทั่วไปการทำคาร์บูไรซิง DC06 จะใช้กระบวนการสอง-ขั้นตอน: "การทำคาร์บูไรซิ่งเข้มข้น + การแพร่กระจาย":
ขั้นตอนการเติมคาร์บูไรซิ่งแบบเข้มข้น (ทำให้ข้นอย่างรวดเร็ว)
วัตถุประสงค์: สร้างความเข้มข้นของคาร์บอนบนพื้นผิวที่สูงอย่างรวดเร็วเพื่อเป็นแรงผลักดันให้เกิดการแพร่กระจายที่ลึก
พารามิเตอร์: อุณหภูมิ 900-930 องศา ค่าศักย์คาร์บอน 1.0-1.2% C และระยะเวลา 60-70% ของวงจรคาร์บูไรซิ่งทั้งหมด
ตัวอย่างเช่น สำหรับความลึกเป้าหมาย 0.4 มม. การทำคาร์บูไรซิ่งเข้มข้น 3 ชั่วโมง (920 องศา ) สามารถสร้างชั้นคาร์บูไรซ์เบื้องต้นที่มีความหนาประมาณ 0.3 มม.
ระยะการแพร่กระจาย (ความลึกสม่ำเสมอ)
วัตถุประสงค์: ลดความเข้มข้นของคาร์บอนบนพื้นผิว (หลีกเลี่ยงคาร์ไบด์แบบเครือข่าย) ปรับการไล่ระดับความเข้มข้นของคาร์บอนในชั้นคาร์บูไรซ์ให้เรียบ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าบรรลุความลึกของเป้าหมาย
พารามิเตอร์: อุณหภูมิเหมือนกับการเติมคาร์บอนเข้มข้น (หรือต่ำกว่าเล็กน้อย 20-30 องศา) ศักย์คาร์บอน 0.8-0.9% C และระยะเวลา 30-40% ของรอบการเติมคาร์บอนทั้งหมด ตัวอย่างเช่น สำหรับเป้าหมาย 0.4 มม. ที่กล่าวมาข้างต้น ระยะเวลาการแพร่กระจาย 1.5 ชั่วโมง (900 องศา ) สามารถบรรลุความลึกสุดท้ายที่ 0.4-0.45 มม. โดยปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวลดลงเหลือ 0.8-1.0% C (เพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะ)
III. มาตรการควบคุมเสริม
การควบคุมสุญญากาศและบรรยากาศเบื้องต้น
ก่อนที่จะทำการคาร์บูไรซิ่ง ให้อพยพออกจากเตา (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10Pa) เพื่อลดสิ่งเจือปน เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจน ป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของ DC06 (ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการแทรกซึมของคาร์บอน)
เมื่อแนะนำตัวกลางที่ทำให้เกิดคาร์บูไรซิ่ง (เช่น ก๊าซธรรมชาติ + อากาศหรือก๊าซแคร็กน้ำมันก๊าด) ให้ตรวจสอบศักยภาพของคาร์บอนแบบเรียลไทม์โดยใช้หัววัดออกซิเจน และควบคุมอัตราส่วนไอดีในวงปิดเพื่อให้แน่ใจว่าศักย์ของคาร์บอนยังคงคงที่ภายในค่าที่ตั้งไว้ ±0.05% C
การเพิ่มประสิทธิภาพการโหลดเตาหลอม
ควรวางแผ่น/ชิ้นส่วน DC06 ซ้อนกันอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความแออัดยัดเยียด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการไหลเวียนของบรรยากาศเตาหลอมสม่ำเสมอ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูตันและร่องของชิ้นส่วนที่ซับซ้อน) เพื่อป้องกันไม่ให้ชั้นคาร์บูไรซ์เฉพาะที่ตื้นหรือลึกเกินไป สำหรับ DC06 แบบบาง (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 มม.) สามารถใช้ระบบการโหลดเตาแบบแขวนเพื่อลด "เอฟเฟกต์เงา" (การเกิดคาร์บูไรเซชันไม่เพียงพอที่จุดสัมผัส) ที่จุดสัมผัส
ทดสอบการสอบเทียบบล็อก
สำหรับชุดการผลิตแต่ละชุด ให้วางบล็อกทดสอบที่มีวัสดุและความหนาเดียวกันกับ DC06 ไว้ในเตาเผา หลังจากการคาร์บูไรซิ่ง ความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์จะถูกวัดโดยตรงโดยใช้โลหะวิทยา (การเจียรหน้าตัดและการกัด) หลังจากเปรียบเทียบกับค่าเป้าหมายแล้ว พารามิเตอร์สำหรับชุดถัดไปจะได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียด- (หากความลึกตื้นเกินไป เวลาจะถูกขยายออกไป 10-15%)