固體滲碳一般選擇箱式爐、井式爐和臺車爐。
(1)滲劑 固體滲碳劑常采用木炭(或其他供碳劑)+碳酸鋇(或其他催滲劑)+碳酸鈣(填充劑)+適量粘結劑混合而成。根據《JB/T9203—1999固體滲碳劑》的規定實施。滲劑中碳酸鋇含量及類別。
滲碳填充劑能防止滲劑在滲碳過程中燒結成塊,其含量應不超過2%。
粘結劑可將催滲劑均勻牢固地黏附在木炭顆粒上,避免篩漏損失,并能提高工件上滲層的均與性。粘結劑有糖漿、淀粉、薯粉、糊精或重油。
配制固體滲碳劑時,先將木炭搗碎,按需要的顆粒尺寸用兩種不同目數的篩子篩選。篩出的木炭顆粒稱重后倒入清水中攪拌、靜置,待砂子。碎石子等雜物沉入水底后再將其撈出。按配方將稱好重量的碳酸鋇與粘結劑混勻,然后撒在半干的木炭上,經手工或機械混合拌勻,風干或烘干至水分含量不超過4%。
生產中使用的滲劑,常由20%~40%的新配滲劑和60%~80%用過的舊滲劑混合而成。混合前舊滲應再次過篩,使粒度符合要求。
(2)裝箱 零件的固體滲碳時在滲碳箱中進行,裝箱的方法對滲碳質量影響很大,因此裝箱是固體滲碳操作的重要環節。滲碳箱可用低碳鋼板或耐熱鋼板焊接而成,也可用鑄鐵鑄成。為了保證有一定的強度,箱的壁厚一般為5~10mm。滲碳的形狀一般為圓筒形成或長方形。大型零件的專用滲碳箱,其形狀應盡可能與零件的形狀一致,每個滲碳箱的容積不宜過大,以免造成裝爐、出爐困難。每個滲碳箱的蓋上要有兩個插試棒的孔,箱口要有封口槽,便于用泥密封。
滲碳零件裝箱時,首先要在箱底鋪一層30~40mm的滲碳劑,并將其搗緊壓平,然后再上面擺放第一層零件,相鄰零件的間距為25~30mm,零件與箱壁也要間隔20~30mm,接著擺放第二層、第三層。每層之間都填滿一層25~30mm厚的滲碳劑。裝完最后一層零件之后,還要再蓋上一層>40mm的滲碳劑,并搗實壓緊,最后將箱蓋合上,箱口和蓋地邊沿用耐火黏土泥密封。這樣可防止箱內滲碳氣體外逸,外面的空氣也不會進入箱內。
在同一滲碳箱內最好裝放材料相同、滲層深度要求一致的零件。
為了檢測滲層深度和滲層的金相組織,在滲碳箱蓋上要插入兩根試棒,同時在零件裝箱時,也要在箱內的適當部位擺放2~4塊試片。
(3)裝爐及工藝溫度、時間 滲碳零件裝箱之后于850~880℃入爐,等爐溫回升到此溫度時,保溫2~5h,小箱體時取下限值,使箱體內外溫度趨于一致,隨爐緩慢升溫至900~940℃進行滲碳。
固體滲碳的時間是指滲碳箱達到滲碳溫度并里外透熱后,使滲層深度達到規定要求所需的時間。固體滲碳時間、鋼種的滲層深度之間的關系。
實踐經驗證明,在(930 ±10)℃的溫度下固體滲碳,其平均速度一般為0.1~0.15mm/h。無論采用何種方法計算的滲碳時間,都只能做參考。準確的滲碳時間還要通過檢查試棒來決定。通常是在出爐的前半小時,從滲碳箱蓋上抽出試棒,并直接淬火冷卻,然后壓斷。