1、湖北汽车工业学院毕业设计（论文）毕 业 设 计（论 文）题 目： 双排炉气体渗碳工艺调试与性能研究学 院： 材料工程系专 业： 材料科学与工程（金属材料）班 级：学生姓名：学 号：指导教师：湖北汽车工业学院毕业设计（论文）摘要我国汽车工业的迅猛发展对汽车零部件热处理的质量提出了更高的要求，同时，现代化大生产又要求实现生产的机械化、自动化。连续式气体渗碳自动线使零部件能够在生产线上一次完成加热、渗碳、淬火、回火等工艺流程，很好的实现了生产的自动化，而且经过了多年的发展，其结构不断优化，热处理质量不断提高，完全满足了生产的要求，得到了大量应用。东风汽车公司刃量具厂于今年引入了一条连续式气体渗碳自动
2、线，准备将其用于汽车精密齿轮的渗碳热处理中，该生产线已经完成了安装，正在调试期。本课题旨在通过选择实验材料、制定工艺流程，并在这条连续式气体渗碳自动线上对材料进行渗碳、淬火、回火等热处理，然后通过金相实验、硬度测试、磨损试验等分析材料组织是否正常，性能是否良好来确定工艺是否合理，能否按照既定的工艺流程开炉生产，达到对该设备进行调试的目的。关键词：连续式气体渗碳自动线；热处理设备；气体渗碳；调试湖北汽车工业学院毕业设计（论文）AbstractThe rapid development of Chinas automobile industry put a higher requirement o
3、n the quality of automotive components heat treatment, while modern mass production required achieving production mechanization and automation. Continuous gas carburizing automatic line makes it possible for parts to be heated, carburized, quenched and tempered in a complete production line, which a
4、chieved automated production perfectly. And after years of development, the structure of Continuous gas carburizing automatic line has been continuously optimized, the quality of parts which heat treated by it has also been improved, Continuous gas carburizing automatic line fully meet the productio
5、n requirements, and thus obtained a large number of applications.Dongfeng Motor Corporation blade measuring plant introduced a continuous gas carburizing automatic line this year, this facility is ready to be used for carburizing heat treatment of automotive precision gears, the production line has
6、been completed installed, but still under commissioning period. This paper aims to debug this facility by analyzing tissue and testing property of the experimental material which to be heat treated in this continuous gas carburizing automatic line. Key words: Continuous gas carburizing automatic lin
7、e; heat treatment equipment; gas carburization; debugging湖北汽车工业学院毕业设计（论文）目录第一章概论 11.1 连续式热处理炉 11.1.1 工作原理 11.1.2 连续式热处理的分类 11.2 连续式气体渗碳自动线 71.2.1 连续式气体渗碳自动线结构 71.2.2 连续式气体渗碳自动线的发展 91.3 气体渗碳 111.3.1 渗碳原理 111.3.2 气体渗碳分类 111.3.3 渗碳工艺 131.3.4 渗碳前的预备热处理 131.3.5 渗碳后的碳浓度及渗碳层及其组织 141.3.6 渗碳后零件的热处理 14第二章 实验内
8、容 162.1 实验材料及设备 162.1.1 实验材料 湖北汽车工业学院毕业设计（论文）162.1.2 实验设备 162.2 实验步骤 162.2.1 线切割 162.2.2 渗碳淬火热处理 172.2.3 金相组织观察 202.2.4 摩擦磨损实验 21第三章 实验结果与分析 233.1 金相分析 233.2 硬度分析 253.3 摩擦性能分析 26第四章 结论 28致谢 29参考文献 30湖北汽车工业学院毕业设计（论文）- 1 -第一章 概论1.1 连续式热处理炉连续式热处理炉是利用机械推料或为机械化炉底输料的热处理炉，工件连续地通过炉膛，同时完成各种工艺操作。主要适用于处理品种单一、批
9、量较大的的热处理生产。这种炉型比较容易实现机械化和自动控制，容易满足工艺和热工的要求。在现代化的大生产中连续式热处理炉得到广泛的应用，而且在不断的发展。连续式热处理炉的炉内温度沿炉子长度方向变化，但不随时间变化。工件在炉内完成加热、保温和冷却等过程。1.1.1 工作原理连续式热处理炉是靠机械传动装置推动工件或料盘在滑道上滑动，从而使工件沿滑倒自动传送至热处理炉的不同功能区域，并在炉子各个区域完成加热，渗碳，保温，冷却，清洗等过程，实现热处理的自动化的设备。1.1.2 连续式热处理炉的分类连续式热处理炉大致包括：推料式炉、步进式炉、环形炉、分室式炉、链式炉、辊底式炉、震底式炉、牵引式炉、井式炉和
10、罐式炉。 41.1.2.1 推料式热处理炉推料式热处理炉是直通结构，借助推料机构或机械化炉底输料机构使需要被热处理的工件在炉内连续运行，完成工件的淬火、正货、回火、和化学热处理。连续运行是从宏观上来说的，在生产中，工件在炉内的运行其实是间歇的。推料式热处理炉结构简单、运行可靠，在热处理工艺中应用广泛。推料式热处理炉的推料方式可以是推料机械直接推料，工件在滑道上运动，湖北汽车工业学院毕业设计（论文）- 2 -对于不适于直接推送的工件也可以采用推杆式、推管式、辊道式等。推杆式炉，是将工件装入料盘（或料框）内，炉子工作时推动料盘在滑道上运动。对于齿轮、轴类零件一般采用推杆式。图 1.1 是辐射管式推
11、杆式气体渗碳炉示意图。工件由炉子侧面推入前室，再从正面推入炉内，工件被推倒炉子末端后，被侧向推料机推到后室淬火。 1图 1.1 辐射管式推杆式气体渗碳炉1液压推料机；2装料门；3辐射管；4拱门；5导轨；6炉门；7循环风扇推杆炉通常按照工艺要求分区段控温和控制炉内气氛。比如说上述气体渗碳炉就可以分为加热区、渗碳区、扩散区和预冷区等。为了使各区段温度和气氛保持独立，通常在各区段交界处拱门，以此来降低各区段的相互干扰。对于大而薄的工件，既不适用于直接推料式，也不适合用推杆式，此时，可以采用推管式。由于钢板是圆形，在沿滑道推动时很容易被推偏或被拱翻，为了避免这种情况，保证工件的正常连续加热，可以将钢板
12、放在托管上，托管放在带凹槽的滑道上，生产时推动托管在滑道的凹槽里滑动，托管带动钢板运动，完成对钢板的热处理。推杆式、推管式热处理炉的热效率普遍很低。原因是在生产过程中，加热工件的同时，料盘和管也同时被加热，并且也随着工件被推出炉外，待其冷却后再由人工将其放入滑道。这一过程损失了大量热量。同时由于氧化作用，盘和管不断氧化脱落，容易损坏。1.1.2.2 步进式热处理炉步进式热处理炉是机械化炉底加热炉，属于连续炉。它是以步进机械带动湖北汽车工业学院毕业设计（论文）- 3 -被加热物料在炉内的运动代替推料机推动物料在炉内的运动。步进机械在炉内运动的过程是：升起、前进、下降和后退，每完成一个循环成为一个
13、周期，如图 1.2。图 1.2 步进机运动过程步进式加热炉的特点1）运料灵活，可以根据要求调整步进周期；必要时可以将炉内的物料全部清出；可以调整入炉物料之间的间隔，所以为快速加热创造了条件；对加热容易脱碳的钢种十分有利。2）可以实现快速加热。由于在步进底（或步进梁）上物料之间有一定的间隔，所以可以对物料进行多面加热，使加热时间大大缩短，和推料式加热炉相比，加热时间可缩短 50%甚至更多。3）可加热推料式加热炉难以加热的物料，如薄板、圆形钢坯、圆管和异形物料。4）消除推料式加热炉的拱料现象，炉宽和炉长不再受限制。5）使用无水冷的“炉底” ，可以节约燃料，提高热效率。步进式加热炉分为步进底式和步进
14、梁式加热炉，步进底式加热炉如图 1.3所示。步进底式加热炉是步进底运动并带动被加热的物料在炉内运动；步进梁式加热炉是步进梁运动并带动被加热物料在炉内运动，炉底固定不动。湖北汽车工业学院毕业设计（论文）- 4 -图 1.3 步进底式加热炉1.1.2.3 分室式快速加热炉分室式快速加热炉是由若干个加热室和间室组成的，如图 1.4.工件靠设在间室的辊子的转动带动被加热的工件运动，辊子的运动方向和速度都是可调的。加热室既起到传热的作用又是燃烧室，燃料在此燃烧，形成高温，实现快速加热。间室的作用是减少加热室向辊子的传热量，这样一方面可以保护辊子，使其不至于在加热室高温作用下被烧坏，另一方面不至于为了对辊
15、子进行过分的冷却而影响到工件的加热速度和加热质量。没有间室的快速加热炉就是辊底炉。1.4 分室式快速加热炉分室式快速加热炉的特点：1）分室式快速加热炉能实现快速加热。分室式快速加热炉的炉型可以千差湖北汽车工业学院毕业设计（论文）- 5 -万别，但是加热室的形状只有圆形和方圆形两种。燃料入炉后，被高温的炉壁加热，迅速燃烧，高温的燃烧产物加热炉壁；高温的燃烧产物和炉壁以对流传热和辐射传热的方式加热新入炉的燃料和空气，使其混合、燃烧。这种燃烧与炉壁间传热的相辅相成的作用称为“表面燃烧” 。燃料以较大的速度在切线方向拱入炉内，在炉内形成强烈的旋转循环气流，这一作用促进了空气与燃料的混合，且延长了空气与
16、燃料的混合路径。这样可以在容积不大的加热室内拱入较多的燃料，而且在空气系数不大的条件下得到完全燃烧，使得加热室具有很高的容积热强度。由于表面燃烧作用和大的容积热强度，使炉子的内表面形成高温。这样，靠炉壁的高温的直接定向辐射传热和高温高速旋转气流的对流传热，实现了对工件的快速加热。另外，在分室式加热炉内，工件多面受热，也有利于工件的加热。生产实践证明，工件在分室式快速加热炉内的加热时间和在一般的推料式炉内的加热速度相比可提高约 10 倍。2）工艺上的适应性。分室式快速加热炉在工件的运送速度和炉温控制上都具有很大的灵活性，所以对于工件的产量、钢种、规格变化和生产中出现的种种不正常情况，都可以及时进行调整。3）工件加热均匀，氧化烧损少。4）分室式快速加热炉的缺点是：单位长度上产量低，排烟温度高，由于炉内温度高，炉体和辊子需要经常更换和维护。1.1.2.4 链式热处理炉链式热处理加热炉的结构如图 1.5 所示。这种结构的热处理炉结构比较简单，主要是用在冶金工厂的薄板车间。链式热处理加热炉的主要组成部分为：链条、传动轮、传动机构、尾部转向轮和链条张紧装置。
