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摘  要：本文提出了熱處理中的天然氣等氣源和滲碳淬火件、碳氮共滲件非馬氏體組織、殘余奧氏體及氣體軟氮化件金相組織檢查等標(biāo)準(zhǔn)存在的“誤區(qū)”，并提出了具體的修改建議。同時(shí)，提出了熱處理滲碳采用凈化后的天然氣、氨水、甲醇不但可提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且還具有提高滲碳和碳氮共滲速度、降低氣源消耗和延長(zhǎng)設(shè)備備件使用壽命等功效。中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)：吸熱式氣氛中CO含量*高達(dá)31%，還不產(chǎn)生碳黑。

關(guān)鍵詞：天然氣凈化；甲醇凈化；氨水凈化；滲碳；碳氮共滲；軟氮化；淺腐蝕  

中圖分類(lèi)號(hào)：TG157

The discuss of the misunderstandings of some

 heat treatment gas sources and metallurgical standards

ZHIYI LI^{1, 2}, XIAOPENG LI¹

(1． ChongQing Yangtze Industrial Furnace Company,，ChongQing 401329;

2． ChongQing hai’sen company ，ChongQing 400039)

Abstract: This paper presents the misunderstandings of the standards of the heat treatment gas sources (e.g. natural gas), cementation quenching non-martensite organization, remaining austenite and gas soft-nitriding microstructure and puts forward the revision proposal. Meanwhile, it also presents that the Heat treatment cementation using purified natural gas, Methyl alcohol; methanol can not only improve the quality of products, but also enhance the carburizing speed, reduce the gas consumption and extend the lifespan of equipment spare parts and so on. Chinese initially contact that in the heat absorption type atmosphere CO reaches as high as 31%, but does not produce the carbon black.

Key words: Natural gas purification; Methyl alcohol and Ammonia water purification; Carburize; Soft-nitriding; Discussion corrosion

熱處理標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)國(guó)家與外國(guó)先進(jìn)技術(shù)接軌和指導(dǎo)熱處理生產(chǎn)而不可缺少的文件。隨著改革開(kāi)放的深入和產(chǎn)品質(zhì)量要求檔次的提高，人們對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解也逐漸深化且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來(lái)越高，但還是出現(xiàn)“誤區(qū)”，本文引薦大家從“誤區(qū)”中走出來(lái)。      

1熱處理所用氣源                                                       

  熱處理用天然氣標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999《天然氣技術(shù)要求》，熱處理參照Ⅱ類(lèi)（見(jiàn)表1），規(guī)定含硫（無(wú)機(jī)硫）量≤20mg/m³，有機(jī)硫不作要求。有些熱處理工作者認(rèn)為現(xiàn)有氣源已達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在重慶地區(qū)經(jīng)我們十多年檢測(cè)，結(jié)果是

波動(dòng)的。波動(dòng)范圍：有機(jī)硫30—248 mg/m³、無(wú)機(jī)硫10—78 mg/m³，氣礦脫硫設(shè)備已幾次發(fā)生故障。為保證城市用氣總硫高達(dá)1100 mg/m³。文獻(xiàn)[6]的相關(guān)內(nèi)容中專(zhuān)門(mén)講述含硫量越低越好，但未提“水份”（水份也應(yīng)越低越好^{[1、2、3、4]}）。天然氣另一滲碳機(jī)理CH₄→C_ad+H₂的充分發(fā)揮，使?jié)B碳件淬火后的表面非馬氏體組織大大降低（控制好的話可達(dá)3μm以下;淺腐蝕），不但避免了古老的滲碳機(jī)理（CO→C_ad+CO₂）一邊滲碳一邊氧化的過(guò)程，使?jié)B碳速度加快，而且滲碳件表面光亮銀灰色無(wú)碳黑^[7]（吸熱式氣氛發(fā)生器也不燒碳黑）、吸熱

式氣氛中的觸媒不易中毒（壽命大大提高）、氧碳頭和爐底板壽命提高一倍以上，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：李志義（1938.02—），男，江蘇泰州人，62年畢業(yè)于哈工大，全國(guó)先進(jìn)失效分析專(zhuān)家，獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利一項(xiàng)和兵器部二、三等獎(jiǎng)，著有《結(jié)構(gòu)鋼在表面處理中氫脆和應(yīng)力腐蝕斷裂》已發(fā)表論文20多篇。聯(lián)系電話：13002366762  E-mail：office@hsenic.com

GB17820-1999規(guī)定，民用天然氣或稱(chēng)城市用天然氣為I和II標(biāo)準(zhǔn)。III標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)H₂S≤20mg/m³，也允許使用(見(jiàn)表1)。    

1.2 采用凈化后的天然氣滲碳出現(xiàn)的功效

采用一步法凈化后的天然氣均能長(zhǎng)期穩(wěn)定地達(dá)到：有機(jī)硫＜3mg/m³、無(wú)機(jī)硫＜1mg/m³、水份（露點(diǎn)）＜-40⁰C；凈化丙烷氣時(shí)也可達(dá)到：無(wú)機(jī)硫+有機(jī)硫＜1mg/m³、水份（露點(diǎn)）＜-42⁰C（采用微量水份分析儀檢測(cè)后轉(zhuǎn)換）。

1.2.1 吸熱式氣氛中的CO含量

    采用紅外線儀檢測(cè)的結(jié)果表明：采用凈化后的天然氣制備的吸熱式氣氛中其CO含量竟高達(dá)22%、*高達(dá)31%（還不產(chǎn)生碳黑），而采用丙烷氣制備的吸熱式氣氛中的CO含量*高可達(dá)17%^[7]（該檢測(cè)數(shù)據(jù)為國(guó)內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn),是由株齒公司馬學(xué)文2006年7月發(fā)現(xiàn)，并堅(jiān)持至今的連續(xù)驗(yàn)證）。

1.2.2 富化氣的用量

天然氣中甲烷的分子式是CH₄，而丙烷的分子式是C₃H₈，按理論計(jì)算因其丙烷的碳當(dāng)量是甲烷的三倍，那么與丙烷相比其天然氣耗量約增加三倍，但實(shí)際上用量?jī)H稍增加（見(jiàn)表2），這主要?dú)w功于天然氣滲碳的另一機(jī)理：CH₄→Cad+H₂^[1.3.4]的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮。

1.2.3 滲碳件熱處理質(zhì)量（以株州齒輪公司為例）

 1）碳濃度分布

用九點(diǎn)方形臺(tái)階試樣（圖1）做碳濃度分布試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表4及圖2。     

材料為22CrMoH鋼齒輪在“愛(ài)協(xié)林”雙推連續(xù)式滲碳爐中按表3工藝進(jìn)行生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)率

（整個(gè)公司提高的產(chǎn)量相當(dāng)于節(jié)約了兩條以上1000kg箱氏多用爐生產(chǎn)量）。

表3  齒輪滲碳工藝    

Table 3  Gear cementation craf

資料[6]：天然氣制備的吸熱式氣氛中CO含量為20.7%，丙烷氣制備的吸熱式氣氛中CO含量為23-25%（估計(jì)這些數(shù)據(jù)是由于：吸熱式裂解設(shè)備中的催化劑其主要成分為NiO2，在運(yùn)行初期具有脫硫作用；在運(yùn)行后期，該數(shù)據(jù)就會(huì)下降，而且不穩(wěn)定、可靠性較差）。

注：推料周期為40min/盤(pán)（要達(dá)到1.6mm的有效硬化層，原來(lái)采用丙烷氣的周期為45min/盤(pán)）

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