铸件渗碳炉用碳化硅砖表面疏松粉化的原因是(铸造用碳化硅)

导语：铸件渗碳炉用碳化硅砖表面疏松粉化的原因

渗碳是指使碳原子渗入到工件表面层的过程，气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂酒精、丙酮等，在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。螺母渗碳技术是一种常见的热处理工艺，特别是在重压、冲击、腐蚀等情况下具有良好的力学性能，通过表面渗碳技术可有效提高螺母耐腐蚀性、抗氧化性和接触疲劳强度。

螺母渗碳炉该生产线长期工作温度为930℃，采用甲醇气氛为载气，丙酮为富化气的渗碳工艺。在氮甲醇气氛中渗碳，零件表面清洁，表面碳浓度能够较为理想的渗入表层组织中，有利于起到强化表面的作用。由于渗碳炉还原性气氛下，采用传统的高温耐火纤维模块为炉衬的结构极易导致纤维高温粉化，从而影响炉内保温性能。单纯采用保温砖砌炉衬可解决纤维高温粉化问题，但因保温砖固有的蓄热量大、热导率高等缺点会使得加热炉加热功率过大，升温时间较慢。为解决以上问题，后选用抗渗型碳化硅砖，在还原性气氛环境中连续使用2年生产正常，但近期使用的碳化硅砖在使用过程中出现表面泛白情况，为此做进一步分析。

1：碳化硅砖被损毁的第一方面

渗碳炉为圆柱形截面炉膛，在炉膛两侧采用高温辐射管对炉内工件加热，其最高工作温度为930℃，在此渗碳气氛中，炉内主要发生以下反应：

CH3OH→CO+2H2

CH3COCH3+H2→CH3—CH—COOH|OH

其中C和H2均具有强还原性，易导致碳化硅砖体内铁的氧化物被还原，产生Fe、Fe3C、C（碳黑）等新生物质而使体积膨胀，从而引起砌体破坏，这也是使用碳化硅砖表面泛白的第一个原因。

2：碳化硅砖损毁的第二方面

碳化硅砖的生产是选用Sic含量在90以上的碳化硅原料，外加结合剂通过高温烧结制成，具有较高的强度和导热系数，缺点是易氧化不易用在氧化气氛下，虽然SiC的氧化产物，SiO2保护膜，可以阻止氧化的进一步发生但是约在800℃—1140℃SiO2膜会因相变而产生体积变化，从而使其结构变得疏松，氧化保护作用骤减：另外，在一定条件下，SiO2保护膜还无法形成。这都将导致碳化硅材料的使用性能降低，影响它的使用寿命。以现场损毁的碳化硅砖表面泛白的疏松结构分析，可以确定为是在还原气氛下的二次氧化，虽然渗碳炉的工作原理是还原气氛，但是由上述观点1可以总结出渗碳炉气氛中的CO和H2均来自被分解的燃料中，从而与碳化硅砖的SiC发生二次反应后形成SiO2呈气体形式脱离碳化硅砖。以下为反应式：

SiC + 2CO→SiO2 + 3C

如在足够高的温度下或较低的氧分压下，SiC转化为挥发性的SiO2被环境腐蚀，这将导致碳化硅材料被快速氧化，即产生活性氧化。

总结：①为防止炉衬内 Fe、FeC、C(碳黑)等新生物质的产生，在炉衬材料选择中必须采用Fe0，含量很低、S含量也极少的抗渗碳耐火材料。②在渗碳炉内的工作气氛下尽可能不用易氧化的碳化硅砖改用低导热保温性能好的产品，比如轻质刚玉砖或者氧化铝空心球砖。

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