摘  要：本文提出了热处理中的天然气等气源和渗碳淬火件、碳氮共渗件非马氏体组织、残余奥氏体及气体软氮化件金相组织检查等标准存在的“误区”，并提出了具体的修改建议。同时，提出了热处理渗碳采用净化后的天然气、氨水、甲醇不但可提高产品质量，而且还具有提高渗碳和碳氮共渗速度、降低气源消耗和延长设备备件使用寿命等功效。中国首次发现：吸热式气氛中CO含量*高达31%，还不产生碳黑。

关键词：天然气净化；甲醇净化；氨水净化；渗碳；碳氮共渗；软氮化；浅腐蚀  

中图分类号：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

热处理标准是一个国家与外国先进技术接轨和指导热处理生产而不可缺少的文件。随着改革开放的深入和产品质量要求档次的提高，人们对标准的理解也逐渐深化且对标准的要求也越来越高，但还是出现“误区”，本文引荐大家从“误区”中走出来。      

1热处理所用气源                                                       

  热处理用天然气标准

现标准GB17820-1999《天然气技术要求》，热处理参照Ⅱ类（见表1），规定含硫（无机硫）量≤20mg/m³，有机硫不作要求。有些热处理工作者认为现有气源已达国家标准。在重庆地区经我们十多年检测，结果是

波动的。波动范围：有机硫30—248 mg/m³、无机硫10—78 mg/m³，气矿脱硫设备已几次发生故障。为保证城市用气总硫高达1100 mg/m³。文献[6]的相关内容中专门讲述含硫量越低越好，但未提“水份”（水份也应越低越好^{[1、2、3、4]}）。天然气另一渗碳机理CH₄→C_ad+H₂的充分发挥，使渗碳件淬火后的表面非马氏体组织大大降低（控制好的话可达3μm以下;浅腐蚀），不但避免了古老的渗碳机理（CO→C_ad+CO₂）一边渗碳一边氧化的过程，使渗碳速度加快，而且渗碳件表面光亮银灰色无碳黑^[7]（吸热式气氛发生器也不烧碳黑）、吸热

式气氛中的触媒不易中毒（寿命大大提高）、氧碳头和炉底板寿命提高一倍以上，获得可观的经济效益。

作者简介：李志义（1938.02—），男，江苏泰州人，62年毕业于哈工大，全国先进失效分析专家，获国家发明专利一项和兵器部二、三等奖，著有《结构钢在表面处理中氢脆和应力腐蚀断裂》已发表论文20多篇。联系电话：13002366762  E-mail：office@hsenic.com

GB17820-1999规定，民用天然气或称城市用天然气为I和II标准。III标准当H₂S≤20mg/m³，也允许使用(见表1)。    

1.2 采用净化后的天然气渗碳出现的功效

采用一步法净化后的天然气均能长期稳定地达到：有机硫＜3mg/m³、无机硫＜1mg/m³、水份（露点）＜-40⁰C；净化丙烷气时也可达到：无机硫+有机硫＜1mg/m³、水份（露点）＜-42⁰C（采用微量水份分析仪检测后转换）。

1.2.1 吸热式气氛中的CO含量

    采用红外线仪检测的结果表明：采用净化后的天然气制备的吸热式气氛中其CO含量竟高达22%、*高达31%（还不产生碳黑），而采用丙烷气制备的吸热式气氛中的CO含量*高可达17%^[7]（该检测数据为国内外首次发现,是由株齿公司马学文2006年7月发现，并坚持至今的连续验证）。

1.2.2 富化气的用量

天然气中甲烷的分子式是CH₄，而丙烷的分子式是C₃H₈，按理论计算因其丙烷的碳当量是甲烷的三倍，那么与丙烷相比其天然气耗量约增加三倍，但实际上用量仅稍增加（见表2），这主要归功于天然气渗碳的另一机理：CH₄→Cad+H₂^[1.3.4]的优势发挥。

1.2.3 渗碳件热处理质量（以株州齿轮公司为例）

 1）碳浓度分布

用九点方形台阶试样（图1）做碳浓度分布试验的结果见表4及图2。     

材料为22CrMoH钢齿轮在“爱协林”双推连续式渗碳炉中按表3工艺进行生产，大大提高了生产率

（整个公司提高的产量相当于节约了两条以上1000kg箱氏多用炉生产量）。

表3  齿轮渗碳工艺    

Table 3  Gear cementation craf

资料[6]：天然气制备的吸热式气氛中CO含量为20.7%，丙烷气制备的吸热式气氛中CO含量为23-25%（估计这些数据是由于：吸热式裂解设备中的催化剂其主要成分为NiO2，在运行初期具有脱硫作用；在运行后期，该数据就会下降，而且不稳定、可靠性较差）。

注：推料周期为40min/盘（要达到1.6mm的有效硬化层，原来采用丙烷气的周期为45min/盘）

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