优秀硕士论文：密封箱式多用炉炉气成份分析与碳势控制

夏日凉风 · 发表于 2013-4-16 10:27:30

本帖最后由夏日凉风于 2013-4-16 10:28 编辑

优秀硕士论文：密封箱式多用炉炉气成份分析与碳势控制
姓名：梁海林（上海交通大学）
摘要：本文从炉气气氛计算，碳势控制理论以及渗层碳浓度场模拟三个方面，并结合炉气气氛跟踪实验、渗碳控制阶段定碳实验、随炉剥层分析实验对密封箱式多用炉渗碳炉气组份和碳势控制进行了分析与研究。数据结果为实际碳势精确控制提供了丰富的实验数据支持，对渗碳热处理有积极的意义。
本文依据实时渗碳、碳氮共渗炉气气氛跟踪实验数据，借助C-H-O系统平衡气氛迭代计算方法，计算了渗碳各阶段炉气主要组份的平衡分压比和碳活度，以及碳黑的生成。计算结果表明，在升温排气、碳势建立阶段，纯甲醇滴入形成裂解混合气氛条件下，碳活度提高的很快，炉内非常容易生成碳黑。
从几十炉渗碳热处理产品的定碳实验结果出发，对密封箱式多用炉600kg 炉型、单因素氧探头碳势控制方法的碳势理论计算和实际定碳碳势进行比较，得到了的碳势偏差范围以及碳势修正值。在强渗、扩散阶段，定碳片测定的炉气碳势与通过理论公式计算的碳势比较有偏差，理论计算结果比实测结果稍大，大约在 0.1CP 范围之内，在进行平移碳势校正之后，误差控制在 0.05CP。从定碳片定碳实验结果和多个碳势计算公式计算结果比较来看，并不是先进的仪表能够消除计算碳势和实际碳势的偏差，密封箱式炉的封闭体系差异比井式炉要大，密封箱式炉的实际碳势还需用挂片实验定期的来修正。不同的碳势计算方法所得的碳势不同，并且线性度、分散度、偏差大小都不同。
为了验证气氛碳势波动对最终热处理产品的碳浓度场的影响，对多炉次的随炉试样进行了剥层分析。在基于修正碳势基础上，对渗碳浓度场进行了与实际生产试验完全相同条件下的数值模拟。模拟结果显示，由于升温期时间较短（<90 分钟），在这时期碳势偏差 0.1CP 对最终渗碳浓度场影响较小；强渗和扩散期这两个时期碳势偏差 0.1CP 对最终碳浓度场影响较小；在降温至淬火阶段，碳势波动对表面渗层碳浓度影响相当大，在这个时期，碳势波动 0.1CP，会引起表面到距表面 100 微米的渗层碳浓度偏差，超过 0.05％C，造成浓度场很大起伏，所以这个时期的碳势控制是准确控制的关键之一。

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