用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法與流程
2023-06-21 03:25:56
本發明涉及一種熱處理裝置及其使用方法，具體是指一種用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法，屬於物理試驗熱處理裝備的技術領域。
背景技術：
晶粒度是表徵金屬晶粒大小尺寸的一種度量。而金屬材料晶粒的大小，對其加工性能、機械性能、物理性能、耐熱耐腐蝕性能都有影響。因此，在金屬性能分析中，晶粒度（也就是晶粒尺寸）的估算顯得十分重要。其中，檢測奧氏體晶粒度是指將鋼材料在奧氏體化溫度上保溫一段時間後測得的晶粒度，是表徵了某種鋼晶粒長大的趨勢，晶粒長大傾向對制定熱處理工藝很重要。
對於碳含量（質量分數）≤0.25%的碳素鋼和合金鋼，國家標準gb/t6394中規定使用滲碳法對試樣進行熱處理從而形成奧氏體晶粒。標準中規定，通過滲碳法將試樣放置在規定的溫度及時間內進行熱處理，使得試樣表面形成過共析層組織，並獲得1mm以上的滲碳層。
在工業上，採用滲碳法進行熱處理一般是使用可控氣氛和穩定碳勢的專業滲碳爐，或是通過將試樣埋入固體滲碳劑（由木炭加促進劑組成）的固體滲碳熱處理方式進行。但是在檢驗過程中，由於實驗室一般不會配備專業滲碳爐類型的熱處理設備，而只有普通箱式熱處理電阻爐可供使用，且此等方式的運行價格也非常昂貴。另外，如果採用固體滲碳方式將易於造成滲碳的不均勻，使得試樣局部無碳或貧碳，甚至脫碳。
基於上述，為了提高檢驗效率、降低檢驗成本，目前亟需提出一種熱處理裝置及其使用方法，無需採用專業的滲碳熱處理爐，能夠在常規的箱式電阻爐中實現奧氏體晶粒度滲碳法的試驗。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法，能夠在常規的箱式電阻爐中實現奧氏體晶粒度滲碳法的試驗，可降低試驗成本，提高試驗效率；且試樣樣品的滲碳熱處理質量良好，滲碳層均勻，滿足滲碳法的奧氏體晶粒度的檢驗要求。
為實現上述目的，本發明提供一種用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置，可在試樣樣品的表面形成滲碳層，包含：罐體；固體滲碳劑，設置在罐體的內部；透氣隔板，固定設置在罐體的內側壁上，且位於固體滲碳劑的上方，用於擺放多個彼此不接觸的試樣樣品；密封蓋，覆蓋設置在罐體的頂端，對罐體進行密封；其中，所述的固體滲碳劑包含：滲碳催化劑，鋪設在罐體的底部；活性炭，鋪設在滲碳催化劑的上方，且位於透氣隔板的下方。
所述的固體滲碳劑由30%～40%的滲碳催化劑，以及60%～70%的活性炭組成；且滲碳催化劑採用na2co3和/或baco3，使得滲碳層深度達到1mm以上。
所述的透氣隔板上均勻開設有多個大小形狀一致的透氣孔。
所述的密封蓋的外圈設置有環狀凸臺，該環狀凸臺圍繞設置在罐體的側壁頂部位置，在室溫狀態下與罐體的側壁之間為間隙配合。
所述的罐體和密封蓋均採用鎳鐵鉻高溫材料製成，在高溫狀態下，該罐體的側壁與密封蓋的環狀凸臺之間為過盈配合。
本發明還提供一種用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置的使用方法，包含以下步驟：
s1、將固體滲碳劑中的滲碳催化劑鋪設在罐體的底部；將固體滲碳劑中的活性炭鋪設在滲碳催化劑的上方，且位於透氣隔板的下方；將多個試樣樣品彼此不接觸的擺放在透氣隔板上；將密封蓋覆蓋設置在罐體的頂端進行密封；
s2、將用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置放入箱式電阻爐內；在高溫狀態時，位於罐體底層的滲碳催化劑分解出的co2與位於其上方的活性炭發生反應，合成co並通過透氣隔板在試樣樣品周圍形成穩定的碳勢氣氛，模擬氣氛滲碳的方式，在試樣樣品的表面形成滲碳層，完成奧氏體晶粒度的滲碳法試驗。
所述的s1中，固體滲碳劑由30%～40%的滲碳催化劑，以及60%～70%的活性炭組成；且滲碳催化劑採用na2co3和/或baco3，使得滲碳層深度達到1mm以上。
所述的s1中，透氣隔板上均勻開設有多個大小形狀一致的透氣孔。
所述的s1中，密封蓋的外圈設置有環狀凸臺，該環狀凸臺圍繞設置在罐體的側壁頂部位置，在室溫狀態下與罐體的側壁之間為間隙配合。
所述的罐體和密封蓋均採用鎳鐵鉻高溫材料製成；所述的s2中，在高溫狀態下，罐體的側壁與密封蓋的環狀凸臺之間為過盈配合。
本發明所提供的用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法，能夠在常規的箱式電阻爐中實現奧氏體晶粒度滲碳法的試驗，能夠降低試驗成本，提高試驗效率；且利用本發明處理的奧氏體晶粒度試樣樣品的滲碳熱處理質量良好，滲碳層均勻，可以在表面獲得過共析層組織，不會造成試樣樣品局部無碳、貧碳及脫碳的現象，且滲碳層深度達到1mm以上，完全滿足滲碳法的奧氏體晶粒度的檢驗要求。
附圖說明
圖1為本發明中的用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置的剖面示意圖；
圖2為本發明中的透氣隔板的俯視示意圖。
具體實施方式
以下結合圖1～圖2，詳細說明本發明的一個優選實施例。
如圖1所示，為本發明提供的用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置，可在試樣樣品5的表面形成滲碳層，包含：罐體1；固體滲碳劑，設置在罐體1的內部；透氣隔板4，固定設置在罐體1的內側壁上，且位於固體滲碳劑的上方，用於擺放多個試樣樣品5；密封蓋6，覆蓋設置在罐體1的頂端，對罐體1進行密封；其中，所述的固體滲碳劑包含：滲碳催化劑2，鋪設在罐體1的底部；活性炭3，鋪設在滲碳催化劑2的上方，且位於透氣隔板4的下方。
如圖2所示，所述的透氣隔板4上均勻開設有多個大小形狀一致的透氣孔41。本實施例中，透氣隔板4上的每個透氣孔41的形狀均為六角形，且兩兩相鄰的透氣孔41之間的間隔均相等。當然，在其他優選的實施例中，該透氣孔41的形狀並不局限於此，其也能夠為圓形，或橢圓形，或正方形等其他各種形狀。
所述的密封蓋6的外圈設置有環狀凸臺61，該環狀凸臺61圍繞設置在罐體1的側壁頂部位置，在室溫狀態下與罐體1的側壁之間為間隙配合，以便於拆卸裝配。
所述的罐體1和密封蓋6均採用鎳鐵鉻高溫材料製成，利用鎳鐵鉻高溫材料具有熱膨脹係數高的特點，在高溫狀態下，該罐體1的側壁與密封蓋6的環狀凸臺61之間將由間隙配合變為過盈配合，從而實現相對的密封效果。
所述的擺放在透氣隔板4上的各個試樣樣品5彼此之間相互不可接觸，否則將影響奧氏體晶粒度滲碳法的試驗結果的準確性。
所述的固體滲碳劑由30%～40%的滲碳催化劑2，以及60%～70%的活性炭3組成；且滲碳催化劑2採用na2co3和/或baco3，使得滲碳層深度達到1mm以上。
本發明還提供一種用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置的使用方法，包含以下步驟：
s1、如圖1所示，將固體滲碳劑中的滲碳催化劑2鋪設在罐體1的底部；將固體滲碳劑中的活性炭3鋪設在滲碳催化劑2的上方，且位於透氣隔板4的下方；將多個試樣樣品5彼此不接觸的擺放在透氣隔板4上；將密封蓋6覆蓋設置在罐體1的頂端進行密封；
s2、將用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置放入常規的箱式電阻爐內；在高溫狀態時，位於罐體1底層的滲碳催化劑2分解出的co2與位於其上方的活性炭3發生反應，合成co並通過透氣隔板4在試樣樣品5周圍形成穩定的碳勢氣氛，模擬氣氛滲碳的方式，在試樣樣品5的表面形成滲碳層，完成奧氏體晶粒度的滲碳法試驗。
所述的s1中，固體滲碳劑由30%～40%的滲碳催化劑2，及60%～70%的活性炭3組成；且滲碳催化劑2採用na2co3和/或baco3，使得滲碳層深度達到1mm以上。
在本發明的多個優選實施例中，固體滲碳劑可由30%的baco3和70%的活性炭組成，使得滲碳層深度達到1.15mm。或者，固體滲碳劑可由40%的baco3和60%的活性炭組成，使得滲碳層深度達到1.58mm。或者，固體滲碳劑可由30%的na2co3和70%的活性炭組成，使得滲碳層深度達到1.65mm。或者，固體滲碳劑可由40%的na2co3和60%的活性炭組成，使得滲碳層深度達到2.05mm。或者，固體滲碳劑可由20%的baco3、20%的na2co3和60%的活性炭組成，使得滲碳層深度達到2.01mm。
如圖2所示，所述的s1中，透氣隔板4上均勻開設有多個大小形狀一致的透氣孔41。
所述的s1中，密封蓋6的外圈設置有環狀凸臺61，該環狀凸臺61圍繞設置在罐體1的側壁頂部位置，在室溫狀態下與罐體1的側壁之間為間隙配合，便於拆卸裝配。
所述的罐體1和密封蓋6均採用鎳鐵鉻高溫材料製成；所述的s2中，在高溫狀態下，罐體1的側壁與密封蓋6的環狀凸臺61之間為過盈配合，用以實現相對的密封效果。
基於上述，本發明所提供的用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法，通過將不同的固體滲碳劑（滲碳催化劑和活性炭）按照一定的比例和擺放位置，鋪設在試樣樣品下方，在相對密封的罐體空間中，在高溫下產生活性的碳原子，即穩定的碳勢氣氛，模擬氣氛滲碳的方式，完成試樣樣品的奧氏體晶粒度的滲碳法試驗。並且，利用鎳鐵鉻高溫材料的熱膨脹係數高的特點，使得罐體和密封蓋在高溫狀態下為過盈配合，從而達到相對的密封效果；而在室溫狀態下恢復間隙配合，容易拆卸裝配。
因此，本發明所提供的用於奧氏體晶粒度滲碳法試驗的熱處理裝置及其使用方法，能夠在常規的箱式電阻爐中實現奧氏體晶粒度滲碳法的試驗，能夠降低試驗成本，提高試驗效率；利用本發明處理的奧氏體晶粒度試樣樣品的滲碳熱處理質量良好，滲碳層均勻，可以在表面獲得過共析層組織，不會造成試樣樣品局部無碳、貧碳及脫碳的現象，且滲碳層深度達到1mm以上，完全滿足滲碳法的奧氏體晶粒度的檢驗要求。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。