TW483936B - Process and apparatus for heat treating parts - Google Patents

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483936 Α7 Β7 五、發明說明（1 ) 根據申請專利範第1項及第1 3項之敘述，本發明係 關於一種熱處理零件之方法與設備。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在金屬零件的熱處理中，特別是在回火鋼的硬化中， 在爐處理區中需要一大氣氛，此大氣氛使含碳的金屬零件 在加熱及保持期間不進行增碳或除碳反應。此對增碳反應 爲中性的大氣氛由在溫度> 6 0 0 °C要注入或通過爐處理 區之氮及反應性成分而設定。 在一些特別的實例中，視爐的型式及條件而定，要注 入或通過上至1 %體積的氮及烴類進入爐處理區才足夠沒 有除碳地變硬。所加入的烴類量基本上視鶴入爐處理區的 氧而定。因爲餵入的氧視爐的型式及條件而定，所以存在 大氣氛中的氧量僅可以經驗地決定。若注入或通過的烴類 過量，煤灰會沉積在整個爐區表面而必需及時地燃燒掉。 C 3 H 8 = C Η 4 + 2 C + 2 Η 2 (煤灰沉積） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了將氧由裂縫餵入爐處理區外，現在，非冷凍製造 的氮漸漸地用做零件的熱處理之大氣氛，此氮中含上至3 %體積的剩餘氧。 視非冷凍製造的氮之剩餘的氧成分而定，在氧與烴類 反應後，可建立出由一氧化碳、氫及氮（小量的甲烷、蒸 氣及二氧化碳）組成的保護大氣氛。 由氮導入的氧經由下列反應在與回火鋼接觸之前與煙 類結合。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 _ B7 五、發明說明（2 ) 1 · 5〇2+C3H8— 3 CO + 4H2 E P 〇 5 2 2 4 4 4 A2揭示出在熱處理零 件中使用非冷凍製造的氮，及利用特別的設備，在此混合 物與在處理區中加熱的零件形成接觸之前完成氧與烴類的 反應。 而注入或通過的烴類之量必需與存在爐處理區中的氧 成分相稱以防止同時地沉積煤灰與零件的增碳。若烴類的 量不足，可預期會發生零件的氧化反應。 因此需要可將最理想的烴類量輸入爐處理區之設備。 本發明以下之目標爲創造出烴類的量可與爐處理區之 大氣氛中的氧成分相稱之方法與設備。 本發明可根據申請專利範圍第1項及第1 3項之特徵 而達成目標。 本發明的優秀發展在副申請專利範圍中有詳細指明。 根據本發明，可測定在爐處理區中形成之保護氣體的 氧活性及從此測定的氧活性値可產生實際的訊號値。此實 際的訊號値可餵入貯存有氧活性參考値的控制單位中。參 考訊號與實際的訊號値比較可形成參考値。在實際的訊號 値及參考訊號値間的事件之變化，控制單位改變還原氣體 的進料直到實際的訊號値符合參考訊號。 根據本發明可在處理區中控制烴類之量而實際地建立 成氧成分之函數，經由氧活性的測量，而將烴類注入或通 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ** 〇 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

— 1 n n —ϋ I ^ ^ I —ϋ ·ϋ mi ϋ— ϋ_ι n n I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 B7__ 五、發明說明（3 ) 過爐處理區，經由下列反應而可靠的與氧結合 1C3H8 + (1〇2 + 99N2) = 2C〇 + 2H2+1CH4 + 99N2， 沒有會引起零件不想要的反應之剩餘的烴類量餘留在 爐處理區中。 可由測量在爐處理區大氣氛中的氧活性，來測定及調 整由裂縫通入爐處理區的氧量、存在非冷凍製造的氮中之 氧的量及它們發生在整個熱處理零件週期的改變。在非冷 凍製造的氮中之氧量’其視壓力振動吸附設備或薄膜氮-產生設備的負載而定’其可進一步視所使用的空氣及溫度 而定，因此可考慮其做爲熱處理零件的價値。 在氮中1 %體積的剩餘氧因此提供： 1.9% C 0 1.9% Η 2 0.95% C Η 4 9 5.2 5 % Ν 2 在完全反應的保護氣體混合物中。 此型式之稀釋的吸熱型氣體具有快速地結合導入爐處 理區之束縛或自由大氣的氧之能力’因此使得其對熱處理 方法爲無害的。此C〇/ Η 2速率，用於最佳化反應及混合 物，大致爲2 : 3 ° 餵入空氣： a) 〇2+2C〇 一 2C〇2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------0W------Γ I ^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483936 A7 _ B7 五、發明說明（4 ) b) 〇2+2H2^2H20 餵入氣化物: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) a) MeO + H2 = Me+H2〇 b) Me〇 + C〇=Me + C〇2 由氧-結合成分而形成的水及二氧化碳必需藉由導入 處理區的烴類而轉換，因爲此二種成分具有去除溶解在金 屬中的碳效應。 C〇2及Η 2 0結合： a ) C〇2+CH4~2 CO + 2H2 b ) H20 + CH4~C0 + 3H2 除碳反應： a ) C t 容丨师的+ H 2 0 = :c〇 + H b ) C r 容i砰的+ C 〇2 = :2 c 〇 反應成分（C〇、H 2及C Η 1 )因此視導入未限制或 限制的氧之量而定及決定熱處理的成功。因此，嘗試保持 氮中的氧成分爲常數，以具有足夠高的C〇及^[2成分。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若注入或通過的氮之氧成分變得趨向零及，若實際上 沒有氧由裂縫餵入爐處理區，烴類之還原量趨向零及只有 氮單獨的注入或通過處理區。 此含上至3 %體積的氧之氮注入或通過爐處理區而烴 類則在處理區的外部緊密的混合及直接地注入處理區的熱 測試點，所以氧及烴類反應而建立增碳-中性的反應氣體 。蒸氣及二氧化碳成分通常在0 . 1 0 %體積之下。此轉 換程度則使用0 2探針或λ探針連續地測量而由此控制烴類 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 Α7 Β7 五、發明說明（5 ) 進料。在使用λ探針測量的實例中，小量的測試氣體可從 爐處理區吸出，快速地冷卻而餵入λ探針。此測量的訊號 則傳送至含電腦的控制單位同時計算氧活性。 以這些値爲基準，可控制烴類的量。烴類進料的控制 ，由於測量的安排，與氧的量無關，及因此氮的量，因爲 控制參數爲 ''最後的保護氣體〃之氧活性。利用此程序， 干擾的煤灰之形成可減至最小，因爲僅餵入需要的烴類量 〇 根據本發明的優良發展，氧活性乃由〇 2探針或λ探針 測定。利用此設備，特別低廉的控制變得可能，其可簡單 地安裝在爐設備中。使用者不需要複雜的爐轉換設備。可 由使用者簡單地進行維修。 根據本發明之進一步發展，氧活性可在熱處理零件進 行的處理區之基本熱測試點測得。藉由在基本熱測試點測 量氧活性，非常大量且完全反應的保護氣體組成物可在爐 處理區中測量。因此，在完全反應的保護氣體混合物中， 在此點建立出最低的剩餘烴類、水及二氧化碳濃度，僅需 加入最低量的烴類，而減少煤灰產生的風險。 根據本發明之進一步發展，在注入爐處理區之前，以 體積％計合適之〇 2成分的還原氣體之基本速率乃餵入含上 至3 %體積的氧之氮。 ， 藉由合適的氧成分之還原氣體的基本速率在處理區外 部餵入含上至3 %體積的氧之氮，此二種氣體在注入或通 過處理區之前緊密的混合。含上至3 %體積的氧之氮及還 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝------_---訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 B7 五、發明說明（6 ) 原氣體的基本速率之均相氣體混合物形式，其立即地在注 入或導入處理區之後導致 ''同時的〃轉換氧爲一氧化碳、 氫及剩餘的甲烷成分，及微量的水及C 0 2。此還原氣體之 基本速率可自動地在控制單位或分離的控制單位上調整。 根據進一步發展變化，此還原氣體之基本速率亦可手動地 調整，藉由手動地設定在進料線中的控制元件或處理孔板 。此餵入含上至3 %體積的氧之氮的還原氣體的基本速率 減低經由氧活性控制的還原氣體速率及因此增加控制速度 〇 此還原氣體之基本速率應該總產生的氧活性總比控制 的高。 設備實驗已發現還原氣體的基本速率相當於在氮中之 氧的體積流速之速率及此外提供一致的氧活性低流動控制 。即，若在1 0立方公尺（N2，〇2) /小時中存有1% 體積的氧時，必需混合1 0 0升的丙烷/小時至場址氮中 0 根據本發明之進一步發展，由控制單位測得之還原氣 體的控制速率則餵入含上至3 %體積的氧之氮。 經由在爐處理區大氣氛中的氧活性測得的氧活性必需 進一步減少以進入熱處理喜歡的範圍。 在此實例中在此控制單位中測定的控制速率則餵入含 上至3 %體積的氧之氮，其造成氣體的混合，所以形成均 相氣體混合物其，在注入或通過處理區後，立即地轉換此 剩餘的氧。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I 、▲ f 裝·-------訂·--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 ____B7 _ 五、發明說明（7 ) 根據本發明之進一步發展，由控制單位測得的還原氣 體之控制速率分別地饌入爐處理區。 根據本發明，存在於爐設備的轉換方法’驚人地’可 使用此存在的氣體進料及還原氣體之控制速率可直接地饌 入處理區。氧的轉換在此實例中可利用風扇及其類似物安 裝在處理區中而有利地支持’其保証此大氣氛在爐處理區 中循環。 根據本發明之進一步發展，丙烷乃注入或通過爐處理 區而爲還原氣體。 當使用丙烷時，在爐處理區大氣氛中之c〇2及Η 2〇 成分迅速地降低至0 · 0 1 %體積的c〇2及0 · 0 3 %體 積的Η 2〇之下。因爲僅有水及二氧化碳會去除碳素，由於 極度低的濃度，此金相學的結果亦無缺點。在冷凍的氮下 經熱處理的零件並無差異。 根據本發明之進一步發展，此含上至3%體積的氧之 氮氣及還原氣體以逆於零件的運輸方向注入或通過爐處理 區。利用此方法，可利用特別方便的氣相性質，因爲在相 當高溫製備之此型式的保護氣體混合物在強迫冷卻期間具 有相當高的碳活性。在此型式的程序中，在它們的加熱相 期間，不發生零件的除碳反應。 根據本發明之方法，較佳地在零件退火、回火、燒結 及焊接時使用。 此方法可利用在處理區中安排有◦ 2探針的設備有利地 進行，此〇2探針乃經由導線連接至控制單位。在此實例中 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------1T----------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483936 A7 B7 五、發明說明（8 ) ，此控制單位連接至參考値輸入的設備，可由此調整參考 値。控制單位經由控制導線連接至配置在連接至還原氣體 之氣體供應器及至爐處理區之進料線中的控制元件。 根據本發明之模範的具體實施例，還原氣體進料線乃 連接至進料線，其連接至含上至3 %體積的氧之氮氣體供 應器及至爐處理區。 根據本發明進一步之模範的具體實施例，一進料線乃 連接至還原氣體的氣體供應器，及至含上至3 %體積的氧 之氮的線，一配置在還原氣體的進料線中的控制元件。 根據本發明進一步之模範的具體實施例，此氣體供應 器爲壓力振動吸附設備或薄膜氮-產生設備。 根據本發明進一步之模範的具體實施例，此含上至3 %體積的氧之氮的進料線打開進入在面對零件的運輸方向 之側面的處理區。 此預混合的氣體混合物可側面地或經由爐頂餵入，而 氣體速率必需適合在熱處理零件而不冷卻的方法中之反應 速率。 本發明之模範的具體實施例則顯示在圖形中及更詳細 地在下描述。 圖形： 圖1顯示出根據本發明之設備示意圖。 圖2顯示出以％ C爲時間的函數下的氧探針電壓之測 量記錄。 圖3顯示出硬化的螺栓之結構測試樣品相片。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1T----------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) ^ 4顯示出氧探針電壓爲處理溫度之函數及此控制區 域之插述。 ^ 5顯、示出λ探針電壓爲處理溫度之函數及此控制區 域之 插述 0 符號 說明 1 〇 處理區 11 批次 1 2 螺栓 13 落下軸 1 4 連續的帶狀爐 15 控制單位 1 6 輸入元件 17 氣體供應器 1 8 場址薄膜氮產生設備 1 9 進料線 2 0 進料線 2 〇 不泉 2 1 控制元件 2 2 控制導線 2 3 進料線 2 4 控制元件 1X， 2 6 〇2探針 2 7 連輸 2 8 逆流 2 9 導線 3〇 熱測試點 3 1 進料點 3 2 進料點 4 〇 參考數目 4 3 參考數目 4 4 參考數目 4 5 參考數目 4 8 參考數目 模範的具體實施例1 : 使用連續的帶狀爐1 4進行使用非冷凍製造的氮之實 --------------------訂—----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 Α7 ____ Β7 五、發明說明（10) 驗。爲此目的’丙烷乃餵入含上至3 %體積的氧之氮氣流 中。選擇進料點3 1 、3 2所以各別的氣體成分在爐1 4 的處理區1 0之外部強烈地混合。 此均相氣體混合物乃經由建構爲魚叉狀而安裝在落下 軸1 3之上的進料線2 0餵入。測試氣體在進料線2 0移 去及測定在氮中的氧成分。此建立在氮中的氧成分在 〇· 5及1 · 0 %體積的〇2之間。此丙烷的基本速率與經 由控制元件2 4設定的氧濃度相稱及經由進料線2 3餵入 進料線2〇。 在處理區1 0中的熱測試點3 0經由〇2探針2 6平行 的測量氧活性，此分析用之產生的爐氣體成分測試氣體經 由離落下軸1 3約一公尺的魚叉狀管（未顯示）抽掉。測 量及記錄氣體成分、C〇、C〇2、CH4、112〇及 〇2。 抽掉用做氣體分析的測試氣體並未完全地用做氣體分 析，而是通過部分的氣流以平行通過λ探針測量單位及以 毫伏特測量電壓。以3個不同的測量單位之測量値爲基準 ，可在測量系統的準確性及信賴度上獲得訊息。 用於測試氣體之魚叉狀管乃推過置於氧探針2 6 ( Ρ Ε探針）的立即鄰近之存在的樣品導入。此使用氣體分 析及λ探針之測量値製得的計算與在控制單位1 5中進行 計算之結果比較。 此爐大氣的氧活性乃經由氧探針2 6及控制單位1 5 控制及每小時3 0 0升的丙烷加入循環。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------丨丨訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 _ B7 五、發明說明（11) 全部實驗的爐溫爲9 〇 〇 t：。此螺栓主要地爲1 9 Μ η B 4及3 5 Β 2。淬火介質爲油。在實驗期間，螺 栓在間隔內移去及做金相學地檢查。 在連續的帶狀爐1 4中，螺栓1 2的批次1 1在保護 氣體下硬化。爲此目的，批次1 1通過爐1 4運輸（運輸 2 7的方向），加熱至9 〇 〇 °c及在連續的帶狀爐1 4之 末端的落下軸1 3的油浴中淬火。從場址薄膜氮-產生設 備1 8來的含〇 . 6 0 %體積的氧之氮經由線2 0以逆流 2 8於螺栓1 2的運輸2 7方向餵入爐1 4的處理區1〇 。利用移除小量的測試氣體氣流（2 0升/小時），利用 氧分析器監示及測定氮中的氧成分。視在氮中的氧成分而 定，控制元件2 4，其配置在進料線2 3中，乃設定丙院 的基本速率爲3 0 0升/小時與從丙烷氣體供應器1 7至 含0 · 6 0 %體積的氧之氮的進料線2 0之氧成分流相稱 。控制元件2 4乃建構爲計量閥及可手動地或經由控制單 位1 5設定。在處理區1 〇產生的保護氣體之1 〇 gP〇2 =一 1 8 · 6 0 (巴）的氧活性乃經由配置在處理區中之 熱測試點3 0的氧探針2 6測得。 從此測得的1 〇 g P〇2 = - 1 8 . 6 0之氧活性値， 氧探針2 6產生一 1 〇 4 5毫伏的實際訊號値，其餵入配 有電腦的控制單位1 5。在控制單位1 5中，氧活性的參 考値一 1 8 · 6 0經由參考値輸入元件1 6貯存，於此形 成- 1 0 4 5毫伏的參考訊號之參考値其與實際的訊號値 比較。在實際的訊號値及參考訊號間變化的事件中，控制 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14 - 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483936

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（12) 單位1 5開動配置在進料線1 9中而連接至丙烷氣體來源 1 7及至進料線2 0的控制元件2 1 。3 0 0升/小時的 丙烷控制速率由控制單位1 5流經進料線1 9進入含 〇 · 6 0 %體積的氧之氮的進料線2 0測定，於此形成均 相氣體混合物而流進入爐處理區。從此氣體混合物中，具 有在下的組成物之保護氣體同時的形成： 4%C〇；4%H2;1 %CH4;0.4%C〇2;〇.35%H2〇。 此建立之4%體積的C〇之C〇成分比起從〇·6〇 %體積的〇2產生的乃非常地高。此C〇成分將必需僅有 1 · 20%體積的C〇’其B首示氧進料爲1 · 4 0%體積 的〇2，其同樣地使用控制設備補償。 在處理區1 0之保護大氣氛中的碳程度則由存在控制 單位1 5中的P E電腦測定。 在氣相中的的碳程度爲氣相的增碳或除碳反應的測量 而關於溶解在金屬中的碳成分。若遍及氣相的碳程度落在 材料的實際碳成分下，則會發生除碳反應及，反之亦然， 此材料會增碳。此碳程度以λ或氧探針測量之毫伏特程度 而計算。 顯示的碳程度爲0 · 2 5 % C ，其符合一 1 〇 4 5毫 伏的探針電壓（參見4 4 )在1 7 %體積的c 〇成分。理 論上的C程度爲〇.〇5%C(參見45)，由於在完全 反應的保護氣體中較低的一氧化碳濃度（4 % c〇、4 % Η 2、1 % C Η 4、Q · 3 5 % Η 2〇），所以預期將表面 進行除碳反應。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝--------tr---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 Α7 __ Β7 五、發明說明（I3 ) 圖4顯示由氧探針產生的電壓爲爐溫或探針溫度的函 數。利用〇2探針，氣相的氧活性可直接地在爐區中測量， 此外直接地測定氣相的功效。測量的電壓爲- 1 〇 4 5毫 伏（4 4 )，但是必需建立約一 1 2 0 0毫伏的探針電壓 以獲得0 · 1 9 % C的碳程度，所以材料1 9 Μ η B 4 的螺栓無除碳或增碳反應發生。在圖4的工作範圍中指出 必需控制電壓至參考値以避免增碳或除碳反應。此參考數 目4 4至4 8顯示出經驗地決定的控制參數爲溫度的函數 〇 當做限制參數，乃測定〇 . 2 0及0 . 0 0 5的碳活 性及標準的3 %體積的C 0之一氧化碳濃度，從此氣相必 需設定及控制在此限制的結果電壓內以避免此材料在調整 溫度下有化學的改質。圖5以毫伏顯示λ探針的電壓，其 在5 5 0 t：下測量。同樣繪製的工作範圍指出必需控制電 壓間隔以獲得熱處理的調整結果。此參考數目4 0至4 3 顯示經驗決定控制參數爲溫度的函數。參考數目4 0顯示 出探針- 1 1 4 0毫伏的電壓，其平行的測量以控制 一 1 0 4 5毫伏的氧探針電壓。圖2顯示出輸入在此之測 量的氧探針電壓及測定的λ探針電壓。 氧探針電壓的測量値爲具有範圍變化爲 士 0 · 0 1 % C的常數直線，其符合± 2毫伏的電壓範圍 。此測量點明顯地顯示出丙烷螺線管閥2 1的打開及關閉 ’由此設定加入3 0 0升/小時的丙烷氣體量，以維持 - 1 0 4 5毫伏的參考値。在實驗期間，沒有控制干擾及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）· ------------衣--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 _______________ ______ B7 五、發明說明（Μ) 硬化的螺栓沒有品質上的缺點。 金相學硏究顯不出無發生表面除碳，因此在處理區大 氣氛中必定具有中等的碳程度。在零件表面之氣體混合物 不爲化學平衡，但是顯現出不增碳或除碳的穩定狀態。中 性的微大氣遍及在螺栓表面。圖3顯示出由1 9 Μ η Β 4製得的螺栓之薄切片的二張相片，及在螺栓的二 個製備點（螺帽及Μ 8螺紋），並無觀察到由於熱處理硬 化方法之除碳反應。在螺紋表面區域之δ亞鐵鹽邊緣則由 於在金屬形成方法中需塗佈上磷酸鋅層而爲正常現象。 全部在薄膜氮（0 · 6 0 % 0 2 )及丙烷下加熱的螺栓 加入連續的爐1 4中而在油中淬火，顯示出在品質上與在 薄膜Ν 2及甲醇之下回火的那些並無差異。強度及結構爲 所需的。使用薄膜氮/丙烷退火的螺栓表面稍微地比”傳 統地”退火的螺栓暗。並無觀察到表面氧化物。黏附在螺 栓而需處理的氧化物以使用的丙烷及形成的反應性爐氣體 還原，所以不發生螺栓的除碳反應。 3F eO + C3H8=3r-F e + 3C〇 + 4H2 F eO + CO=7 — F e+C〇2 F eO + H2=7 — F e+H〇0 以在場的N 2丙烷（4 % C〇、4 % H 2、i % C h 4 、餘留的N 2 )置換氮/甲醇裂解氣體（i 7 % c〇、3 4 % H 2、餘留的Ν 2 )並無產生千擾或問題。床高約5公分 之充入淸洗的螺栓流過好的 ''依賴〃保護氣體，所以螺栓 在連續的帶狀爐1 4之注入區域中快速地乾燥，而在螺栓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）‘ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝--------tr---------· 483936 A7 B7 五、發明說明（15) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧化之前將螺栓床內的大氣的氧排出。由導入蒸氣或大氣 的氧而氧化的螺栓將造成螺栓彼此的聚集或焊接在一起， 所以螺栓將不會各別地落入硬化油中。令人吃驚的，9 % 體積的反應性氣體成分可足夠地保護螺栓及以5倍因子還 原C〇2發射，故螺栓沒有發生品質的損傷。 此'\依賴〃保護氣體在爐的注入區內以控制的方法燒 掉，所以廢氣體可無危害地移除，無含有毒的C 0剩餘的 氣體形成。 模範的具體實施例2 存在滾筒爐中的氮/甲醇魚叉管可以此方法改性，其 中丙烷經測量的進入流動壓力振動吸附（P s A )氮及混 合此二種成分。不使用甲醇線。 爲了沒有問題的計量進入氮線（3巴範圍）的丙烷， 其乃從3 3公斤液體丙烷氣體圓柱中移去。丙烷的確實量 可利用調節器及流量器測得。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此氮/氧/丙烷混合物乃餵入熱測試點（介於滾筒及 爐加熱器間的空間）及氧於此轉換爲一氧化碳。P S A氮 (〇· 5 3 %〇2 )及使用的丙烷之流速爲1 1立方公尺的 P S A - N 2 /小時+ 1 5 0升的丙烷/小時（基本速率： 6 0升/小時及控制速率：9 0升/小時）而與由氮及甲 醇（5立方公尺的P S A - N 2 /小時+ 4升的甲醇/小時 )產生的相同總體積流動速率相符。在中間空間形成的增 碳-中性之保護氣體流經落下軸通過防備冷的回火材料之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A7 _ B7 五、發明說明（16) 滾筒而經由氣動驅動鎖留下旋轉的反擊。此廢氣體，有著 低成分的燃燒性構成（4 % Η 2 ; 1 · 1 % C〇；〇 · 4 % C Η 4 )而不燃燒，因此必需經由存在的廢氣體萃取系統安 全地排出外部。 在旋轉滾筒爐的PSA氮（0 · 50 — 0 · 60%〇2 )與加入的丙烷下加熱及在油中淬火之全部的材料（ C55、3〇 MnCr5、C2〇、C29、40 Μ η B 4 )在品質上與在P S A - N 2及甲醇下回火的那些 並無顯示任何的差異。硬度及表面碳成分爲所需的。使用 P S A -氮/丙烷退火的連鎖零件之表面稍微的比傳統退 火的零件暗。未觀察到表面氧化物，雖然零件在軟的狀態 下塗佈有光氧化物薄層。此黏附的氧化物因此由使用的丙 烷還原，所以材料並不發生除碳反應。 3Fe〇 + C3H8 二 3 — TFe + 3C〇 + 4H2 在旋轉式滾筒爐中，在全部的實驗期間，乃建立具有 下列方法成分的大氣氛： 3%H2；l.2%CO;〇.〇37%H20 (=霧點一 3 0 t：): 〇·〇〇5%C〇2;〇· 餘留的N2 氣體導入速率爲： 1 1立方公尺的PSA — N2 (〇.56%〇2) /小 時+ 1 5 〇升的丙烷/小時及爐溫爲8 6 0 °C。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - -----------•裝-----it---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483936 A7 ____E7__ 五、發明說明（l7) 可各別地計算氧活性及探針電壓，及可各別地從氣體 成分中測量乃繪製在圖4及5中。此參考數目4 1及4 6 指出已控制的爐大氣之控制範圍。雖然已計算的Boudouard 反應及水-氣體平衡之碳活性輕微地在材料的碳活性下， 並無表面除碳反應發生。此與甲烷分解反應之高的碳活性 有關，其在材料表面上建立喜歡的穩定狀態。再者，水（ 〇· 037%的體積）成分及〇 · 005%體積的二氧化 碳爲極度地低，而僅有這些氣體成分可進行除碳反應，所 以工作部件之表面無觀察到明顯的除碳反應。 測量到1 · 0 5 - 1 · 1 0 %體積的一氧化碳成分定 數的餘留在全部實驗時間中。此C 0成分確實地符合在 P S A氮中製造的剩餘氧之丙烷反應而形成的量。 3〇2+2C3H8-6CO + 8H2 在實驗期間剩餘的氧成分介於〇 . 5 2及0 . 5 6 % 的體積之間。因此從1分的氧形成2分的C〇，需在爐氣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 零裝--------tp---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。 爐 其。{ 地 分的 有}統度 成應 沒縫系極 ο 反 立裂料乃 C 碳 建無進氣 之除 可{ I 空 ο 有 ，的鎖的 C 得 間緊料入 的製 之 I 材導 積測 量體由而 體預 測氣經 } % 可 實爲及開 2 ， 真 統 ， 打 1 分 及·系換秒 .成 衡爐轉 ο 1 體 平此的 1 至氣 分而氧、 4 地 成因成閉 ο 別 在源完封 . 各 意來出秒 1 由 同氧示 ο 立經 於的顯 3 建，。由顯，： 中此氣 明者環 體因大 它再循 -ZU - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483936 A7 __B7_ 五、發明說明（18 ) 低。此亦由事實確定，經由乾燥離心機的脫離，乃充入溼 大 爐無 變件 改零 地出 著示 顯顯 有片 沒切 件薄 零的 氣 料 材 溼 用 使 然 雖 備 製 此 表 的 需 所 如 而 碳 除 面 ------------•裝----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 483936 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種用於把曝露在爐處理區內就地產生的保護氣 氛中的零件熱處理以基本上保持這些零件表面性質之方法 ，此方法包括以下步驟： 加熱此爐至6 0 0 °C以上的溫度， 把含有至多3 %體積的氧之氮氣及還原氣體注入或通 到此處理區， 其包括 測定在爐（1 4 )的處理區（1 〇 )中形成的保護氣 體之氧活性，及從此測定的氧活性値產生實際値訊號， 將此實際値訊號送到貯存氧活性參考値之控制單位（ 15)， 從該參考値形成參考訊號，此參考訊號與該實際値訊 號比較， 控制單位（1 5 )在實際値訊號與參考訊號間有不一 致之情形時改變還原氣體的供給直到實際値訊號符合參考 訊號， 其中該還原氣體爲烴類，而增碳-中性反應氣體是藉 由設定氧活性參考値範圍爲在該範圍內處理區內碳活性a。 爲0·005至0·20者而產生的。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該氧活性利 用〇2探針（2 6 )或λ探針測定。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該 氧活性係於熱處理零件的處理區（1 0 )之基本上最熱點 (3 0 )處測得。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------i — ^---------, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22- 483936 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中在注入爐（ 1 4 )的處理區（1 〇 )之前，將調適於該體積百分比氧 含量之基本速率的還原氣體喂入該含至多3 %體積氧之氮 中。 5 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中把由控制單 位（15)定出的控制量還原氣體喂入該含至多3%體積 氧之氮中。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中把由控制單 位（1 5 )定出的控制量還原氣體分別喂入爐（1 4 )的 處理區（1 0 )。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中把作爲還原 氣體之丙烷注入或通到爐（1 4 )的處理區（1 〇 )內。 8 ·如申5靑專利$e 13弟1項之方法’其中該含至多 3 %體積氧之氮氣及還原氣體以與零件的運輸方向（2 7 )呈逆流（2 8 )注入或通到爐（1 4 )的處理區（1〇 )內0 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 任的 中體 項氣 8 原 第還 至及 項護 1 保 第及 圍 範 4 利 1 甫寸 C 請爐 申有 施具 實其 於， 用備 種設 1 的 .法 9 方 項 入 注 被 可 匿 氣 原 還 及 護， \)/ 保ο 該1 3 區 8理 1處 ’ 的 7 ) 14 ( 1 器C 應爐 供到 體通 氣或 中 其 區 彐二 理 處 在 置 配 針 探 2 〇 位 5 單1 制C 控位 至單 接制 連控 } 此 9 2 線 導 由 經 針 探 此 中 裝 入 輸 値 考 參 至 接 連 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483936 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 ，藉該裝置可預設參考値； 控制單位（1 5 )經由控制導線（2 2 )連接至控制 元件（2 1 )，且 該控制元件（2 1 )係配置在連接到還原氣體之氣體 供應器（1 7 )且連接到爐（1 4 )處理區（1 〇 )之進 料線（1 9 )中’其中進料線（1 9 )係連接至進料線（ 2 0)，進料線（2 0 )係連接至含至多3 %體積氧之氮 的氣體供應器（1 8 )並連接至爐（1 4 )的處理區（ 10)，因而進料線（1 9 )與進料線（2 0 )之進料點 (3 1 )係在處理區之外。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之設備，其中有一進料 線（2 3 )連接至還原氣體之氣體供應器（1 7 )且連接 至進料線（2 0 )，而在進料線（2 3 )中配置控制元件 (24)。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之設備，其中該氣體供 應器（1 8 )爲壓力-振動吸附設備或薄膜-氮產生設備 〇 1 2 .如申請專利範圍第9項之設備，其中進料線（ 2 0 )打開進入處理區（1 0 )之處係在處理區面對零件 (1 2 )運輸方向（2 7 )之面。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -24- ------------衣--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)