GB/T 38749-2020.Technical requirements of controlled atmosphere heat treatment.
1范围
GB/T 38749规定了可控气氛类别及应用、设备要求、工艺材料要求热处理工艺、质量检验,以及安全卫生、环保及节能等技术要求。
GB/T 38749适用于可控气氛的保护热处理、渗碳、碳氮共渗、渗氮和氮碳共渗。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T224钢的脱碳层深度测定法.
GB/T 230.1金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 338工业用甲醇
GB/T 536液体无水氨
GB/T 3634.2氢气第2部分:纯氢、高纯氢和超纯氢
GB/T 4340.1金属材料维氏硬度试验 第 1部分:试验方法
GB/T 4341.1金属材料肖 氏硬度试验1第] 部分:试验方法
GB/T 4842 氩
GB/T 5959.1电热和电磁处理装置的安全第1部分:通用要求
GB 5959.4电热装置的安全第4部分:对电阻加热装置的特殊要求
GB/T 6026工业用丙酮.
GB/T 6052工业液体二 氧化碳
GB/T 6820工业用乙醇
GB/T 7232金属热处理工艺术语
GB/T 8121热处理 工艺材料术语
GB/T 8979纯氮、高纯氮和超纯氮
GB/T 9450钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核
GB/T 9451钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定
GB/T 9452热处理炉有效加热区测定方法
GB/T 10067.1电 热和电磁处理装置基本技术条件第 1部分:通用部分
GB/T 10067.4电 热装置基本技术条件第4部分:间接电阻炉
GB/T 10201热处理合 理用电导则
GB/T 11354钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验
GB/T 13324热处理设 备术语
GB/T 15318热处理电炉节能 监测
GB 15735金 属热处理生产过程安全.卫生要求
GB 16297大气污染物综合排放标准.
GB/T 17394.1金属材料 里氏硬度试验 第1部分:试验方法

ICS25.200
中华人民共和国国家标准
GB/T38749—2020
可控气氛热处理技术要求
Technical requirements of controlled atmosphere heat treatment2020-04-28发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2020-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义
可控气氛类别及应用
设备要求
工艺材料要求
热处理工艺
质量检验
安全卫生要求
环保及节能要求
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（规范性附录）
附录D（规范性附录）
渗碳气氛均勾性测试方法
有效硬化层深度均匀性测试方法表面含碳量剥层测试方法
薄脱碳层、增碳层测定方法
GB/T38749—2020
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由全国热处理标准化技术委员会（SAC/TC75)提出并归口。GB/T38749—2020
本标准起草单位：广东世创金属科技股份有限公司、北京机电研究所有限公司、江苏丰东热技术有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司、江苏太平洋精锻科技股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、西安福莱特热处理有限公司。本标准主要起草人：董小虹、徐跃明、向建华、李俏、常玉敏、牛方斌、张立平、杨明华、殷和平、王迪、王广生。
1范围
可控气氛热处理技术要求
GB/T38749—2020
本标准规定了可控气氛类别及应用、设备要求、工艺材料要求、热处理工艺、质量检验，以及安全卫生、环保及节能等技术要求
本标准适用于可控气氛的保护热处理、渗碳、碳氮共渗、渗氮和氮碳共渗规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。钢的脱碳层深度测定法
GB/T224
GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验GB/T338
GB/T536
工业用甲醇
液体无水氨
GB/T3634.2
GB/T 4340.1
GB/T 4341.1
GB/T4842
第1部分：试验方法
氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢金属材料维氏硬度试验第部分：试验方法金属材料肖氏硬度试验第1部分：试验方法氩
GB/T 5959.1
GB/T6026
GB/T6052
GB/T6820
GB/T7232
GB/T8121
GB/T8979
GB/T9450
GB/T9451
GB/T9452
电热和电磁处理装置的安全第1部分：通用要求电热装置的安全
工业用丙酮
第4部分：对电阻加热装置的特殊要求工业液体二氧化碳
工业用乙醇
金属热处理工艺
热处理工艺材料术语
纯氮、高纯氮和超纯氮
钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定热处理炉有效加热区测定方法
GB/T 10067.1
GB/T 10067:4
GB/T10201
GB/T11354
GB/T13324
GB/T15318
电热和电磁处理装置基本技术条件第1部分：通用部分
电热装置基本技术条件第4部分：间接电阻炉热处理合理用电导则
钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验热处理设备术语
热处理电炉节能监测
金属热处理生产过程安全、卫生要求GB15735
GB16297
大气污染物综合排放标准
GB/T 17394.1
金属材料里氏硬度试验
第1部分：试验方法
GB/T38749—2020
GB17820
天然气
7钢件的气体渗氮
GB/T18177
GB/T18449.1
GB/Z18718
金属材料努氏硬度试验
第1部分：试验方法
热处理节能技术导则
GB/T20115.1
GB/T20116.1
燃料加热装置基本技术条件第1部分：通用部分燃料加热装置的试验方法第1部分：通用部分钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）GB/T 20123
GB/T22560
GB/T25744
GB/T27946
GB/T30822
GB/T32541
GB/T34889
GB/T38751
JB/T2841
JB/T7710
钢铁件的气体氮碳共渗
钢件渗碳淬火回火金相检验
热处理工作场所空气中有害物质的限值热处理环境保护技术要求
热处理质量控制体系
钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火热处理件硬度检验通则
控制气体发生装置基本技术条件薄层碳氮共渗或薄层渗碳钢件
显微组织检测
KaeeiKAca
JB/T9208
可控气氛分类及代号
化学热处理渗剂技术条件
JB/T9209
JB/T10312
钢箔测定碳势法
工业丙烷、丁烷
SH/T0553
3术语和定义
GB/T7232、GB/T8121、GB/T13324、GB/T9452、GB15735、GB/T32541界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
controlledatmosphereheattreatment可控气热处理
为达到无氧化、无脱碳，或者按要求增碳或增氮，工件在炉气成分可控的炉中进行的热处理。3.2
atmosphereuniformity
气氛均匀性
热处理炉内实际气氛碳势相对于工艺规定碳势的精确程度。为各测试点的碳势相对于设定碳势的最大偏差。
可控气氛类别及应用
热处理用可控气氛按JB/T9208进行分类，其基本组分及用途见表1。2
放热式
气氛名称
普通放热式气氛
净化放热式气氛
吸热式气氛
放热-吸热式气氛
有机液体裂解气氛
H-N.系列氮基气氛
N2-CH系列氮基气氟
氮基气氛
氮制备
N-CH-O系列氮基气氛
Nz-CH,OH系列氮基
氨分解气氮
氨+氨分解气
设备要求
通用技术要求
可控气氛基本组分及用途
￥QQ60
基本组分
CO-CO,-Ha-N
CO-H2-N2
CO-H2-N2
N2-co-Hs
H-N-NH
GB/T38749—2020
铜的光亮退火：低碳钢的光亮退火、正火、回火
铜和低碳钢的光亮退火；中碳和高碳钢的洁净退火、淬火、回火
不锈钢、高铬钢的光亮火
渗碳、碳氮共渗、光亮淬火、高速钢的淬火
渗碳、碳氮共渗、光亮淬火
渗碳、碳氮共渗、一般保护加热低碳钢的光亮退火、淬火、回火中碳钢的光亮退火、淬火
渗碳、碳氮共渗、一般保护加热载气、回火保护bzxz.net
不锈钢、硅钢的光亮退火
渗氮、氮碳共渗
不锈钢、低碳钢、电工钢、有色合金的退火
不锈钢、高温合金、钛合金、精密合金的热处理
可控气氛热处理设备应符合GB/T5959.1、GB5959.4、GB/T10067.1、GB/T10067.4、GB/T20115.1GB/T20116.1,GB15735要求。
加热设备
5.2.1可控气氛热处理加热设备可以是周期式炉或连续式炉，加热方式可以是电加热或燃料加热，炉内加热空间可以是带炉罐或不带炉罐。5.2.2可控气氛热处理加热设备应具有良好的密封性，能保持稳定的炉内正压。5.2.3可控气氛热处理加热设备应具有良好的气氛循环，一般采用风扇和导风装置组成的气氛循环系统，保证炉内气氛均匀。
5.2.4可控气氛热处理加热设备的控温系统和温度均匀性应符合GB/T32541和GB/T9452要求。5.2.5可控气氛渗碳炉的气氛均匀性一般小于或等于士0.10%C，检测方法按附录A规定执行。3
GB/T38749—2020
5.2.6可控气氛渗碳炉的气氛均匀性也可用有效硬化层深度均匀性来验证，有效硬化层深度均匀性应符合表2规定。渗氮炉有效硬化层深度均匀性应符合表3规定，检测方法按附录B的规定执行表2可控气氛渗碳炉有效硬化层深度均匀性要求渗碳层深度/mm
有效硬化层深度偏差/mm
表3可控气氛渗氨炉有效硬化层深度均匀性要求渗氮层深度/mm
有效硬化层深度偏差/mm
气氛检测及控制
5.3.1气氛检测常用如下气氛传感器：>0.10~0.20
>0.20~0.45
a）碳势检测可采用氧探头、红外仪（CO、CO，或CH,)或者氧探头十红外仪等；b）氮势检测可采用氢探头、氢分析仪和红外氨气分析仪等；c）微量水分检测可采用露点仪
5.3.2可控气氛渗碳、淬火炉气氛控制系统由碳势传感器碳势控制仪、质量流量计或流量计十控制阀等组成。碳势控制精度应小于或等于士0.05%C。5.3.3可控气氛渗氮应采用氮势传感器、氮势控制仪和质量流量计等组成的氮势闭环控制系统，对氨十氨分解气为气源的渗氮工艺实施精确控制。进气管路应设置干燥装置，去除气氛中水分，水分含量≤0.01%。氮势控制精度应小于或等于士0.1K。5.3.4碳势的验证检查应使用以下一种或多种方法确定：试样钢箱测定碳势法、表面含碳量的剥层测试法，钢箔测定碳势法按JB/T10312规定执行，表面含碳量剥层测试法按附录C执行。氮势的验证检查使用氨分解率测定仪或红外气体分析法5.3.5对气氛发生器、渗碳淬火炉、渗氮炉内气氛的温度、碳势、氮势等参数配置连续监视、自动控制及形成记录的系统装置，对气氛组分的流量、压力等配置监视、测量和报警的装置，应控制其在偏差要求范围内。
5.3.6可控气氛热处理设备应设置定碳装置、试样装置、取气口，方便装取试样和取气分析，并不应影响设备密封和正常运行。
5.3.7加热元件直接接触气氛时不应与气氛发生不良反应。5.3.8炉衬直接接触气氛时不应与气氛发生不良反应，炉衬应耐气流冲刷。5.3.9带有金属炉罐的炉子，罐体和有关的其他金属附件应采用适用的合金材料（如含镍较高的合金等)制造。
5.3.10可控气氛热处理加热设备应配备电（或燃料）、富化气、载气及水消耗量等计量记录装置。5.4冷却设备
5.4.1缓冷槽
缓冷槽具有相应保护气氛，通过风扇或控制保护气体使冷却速度可调。5.4.2淬火槽
5.4.2.1率火槽应具有循环搅拌装置，满足冷却速度和均匀性的要求4
GB/T38749—2020
率火槽的容积与额定装载量重量比不小于8，率火时的火油温升小于30℃，水基类率火介质温升小于20℃，在一个火循环周期内淬火介质温度应能恢复到设定值。5.4.2.3率火槽与加热炉连体时，加热炉要保持正压，防止冷却介质烟雾、蒸汽进人炉膛，率火介质上方应保持相应的气氛保护
5.4.2.4淬火槽具有加热和冷却控制装置，应配有分辨力不低于土3℃的温度显示仪表。5.5气氛制备设备
5.5.1可控气氛制备方式有两种：炉外制备和炉内直接生成。5.5.2可控气氛的炉外制备设备应符合JB/T2841要求，5.5.3气氛制备设备应保证制备气体成分和压力稳定5.5.4气氛制备设备制备气体成分应采用露点仪或者CO2、CO、CH红外仪或红外氨气分析仪等仪器检测和控制。
工艺材料要求
可控气氛热处理中常用的工艺材料要求见表4。表4
常用的工艺材料要求
工艺材料名称
二氧化碳
天然气
热处理工艺
可控气氛保护热处理
7.1.1可控气氛保护热处理的气氛选择应符合标准
SH/T0553
GB/T6026
GB/T338
GB/T6820
GB/T8979
GB/T3634.2
GB/T4842
GB/T536
GB/T6052
GB17820
工业丙95号
一等品
一等品
纯氮级
纯氢级
纯氟级
一等品
7.1.1.1结构钢热处理常用保护气氛有氮基气氛、放热式气氛、吸热-放热式气氛、有机液体裂解气氛。不锈钢热处理常用保护气氛有氩气、氢气、净化放热式气氛、氨制备气氛。7.1.1.2
高温合金、钛合金热处理常用保护气氛为氩气可控气氛保护热处理气氛选择见表5。保护热处理可控气氛典型成分和用途见表6。7.1.1.4
GB/T38749—2020
热处理类别
碳钢与合金钢热处理
马氏体不锈钢热处理
奥氏体不锈钢热处理
沉淀硬化不锈钢热处理
高温合金热处理
钛合金热处理
表5热处理保护气氛的选择
吸热式气氛
放热式气氛”
氨分解气氛5
有机液体裂解气
注：表中\是\表示推荐使用，“可”表示可以使用，“否”表示不能使用指精加工件或半精加工件，加热温度≥700℃的热处理。指可控气氛。
‘加热区出口处气氛的露点一40℃。。保护气氛与涂料或镀铜也可同时使用。*Cr17Ni2类型钢热处理不适用。【仅适用于1000℃以上的热处理。发生器出口处的残余氨≤15×10-°。b指空分法制取的氮，并且H,+CO≤4%。含硼的合金以及含铝、钛较高的合金不宜采用。指净化型放热式气氛·制件有少量加工余量表6
气体名称
吸热式气筑
放热式
氨裂解气氛
有机液体裂解气氛
N-C,Hs
N,-CO-H2
N-CH,OH
CO+H≤4
主要保护气氛的典型成分和用途成分/%（体积分数）
5×10-4
氮基气氛
钢的光亮淬火
铜的光亮退火，低碳钢的
光亮退火、正火、回火
不锈钢的热处理，铜的
光亮退火
光亮淬火
低碳钢的光亮退火、
中碳和高碳钢的光亮
退火、与淬火
结构钢与工具钢的
火、回火、退火等
-般保护加热
7.1.2碳势选择
GB/T38749—2020
钢件可控气氛保护火加热和渗碳后工件保护淬火加热时，炉气碳势应与工件表面碳含量相当。7.1.3工艺过程
7.1.3.1待热处理工件及工装夹具人炉前应进行表面清洗，保持表面清洁干净，工件不应有油垢、污物、锈斑、划痕、磕碰和污渍等。捆绑用的铁丝应预先去除镀锌层。7.1.3.2通常每一炉应带有随炉试样，试样与工件的材料应是同炉批，同步预备热处理，具有相同表面状态和粗糙度。检查脱碳和增碳层时随炉试样和测试方法见附录D7.1.3.3选择工装夹具，将工件平稳、牢靠装在工装夹具，保证装出炉和淬火时稳固可靠。长杆形工件应垂直悬挂，防止或减少火变形。7.1.3.4采用碳氢类可燃性介质的可控气氛保护热处理在低于750℃升温加热时，应采取措施保证安全，加热到750℃后才可通人可燃性介质。在整个工艺过程中应保证废气排气口处保持火焰燃烧，7.1.3.5装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和良好循环。
7.1.3.6装炉后应采取措施，尽快排气，恢复炉气气氛，尽量使炉温和炉气气氛同步恢复。碳势实际保持时间应不少于保温时间的2/3。7.1.3.7钢件的保护气氛热处理一般应保证脱碳层≤0.075mm。7.1.3.8保温结束后淬火冷却操作应保持平稳，不得碰撞工件，火转移时间满足技术文件要求7.1.3.9钢件中、高温回火时，一般采用高纯氮气保护。7.1.3.10对于热处理工艺过程的工艺参数、操作过程、检验结果等应有记录。7.1.3.11超高强度钢或渗碳件采用含氢的保护气氛淬火后应及时回火，注意防止氢脆，必要时应进行除氢处理。
7.2可控气氛渗碳和碳氮共渗
7.2.1气氛选择
可控气氛渗碳可选择吸热式气氛、氮基气氛、有机液体裂解气氛。碳氮共渗还需添加氨气或含氨渗剂。
7.2.2渗剂选择
渗碳或碳氮共渗渗剂应符合表4和JB/T9209要求。为使工件的表层达到规定的碳含量，在选择好渗剂种类后.对组成及使用量进行调整7.2.3工艺过程
7.2.3.1对于不需渗碳部位防护，可采用涂敷防渗剂或采取其他防渗措施进行防护。7.2.3.2根据设备条件确定工件的装炉量、摆放位置及方向，选择合适工装夹具，以避免工件产生畸变、开裂等缺陷。
7.2.3.3装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和良好循环。
7.2.3.4升温过程在低于750C升温加热时，采取措施保证安全，加热到750℃后通入可燃性富化气体。在整个工艺过程中应保证废气排气口处保持火焰燃烧7.2.3.5渗碳后缓冷时，应采用适当的冷却速度，使工件表面各部分温度均匀，同时应采取措施避免工GB/T38749—2020
件表面氧化、脱碳和腐蚀。
7.2.3.6现场碳势验证按钢箔测定碳势法或表面含碳量的剥层测试法的规定进行，并应符合GB/T32541要求。
7.2.3.7渗碳和碳氮共渗操作应带有符合要求的随炉试样、过程试样、核验试样，试样的材料牌号和处理条件应与工件相同；试样的尺寸和形状应能反映工件的特征，试样的安放位置应有代表性。随炉试样用于渗碳和碳氮共渗工艺过程质量检验。周期炉生产过程中还要定时检查过程试样；连续炉生产时还要检查核验试样。
7.3可控气氛渗氮和氮碳共渗
7.3.1气氛选择
可控气氛渗氮可选择氨十氨分解气氛、氨十氮气氛、氢十氮气氛。氮碳共渗还需添加二氧化碳、醇类裂解气、吸热式气氛、放热式气氛中的任何一种气体。7.3.2工艺类型
可控气氛渗氮工艺类型有：定值可控渗氮、分段可控渗氮、氮势门槛值可控渗氮、动态可控渗氮。7.3.3工艺过程
7.3.3.1根据工件的特征（材料牌号、处理前的状态、形状和尺寸以及后续加工工序等）、热处理技术要求、批量及设备条件等，制定合理的渗氮工艺，选择渗氮的温度、氮势、保温时间等或由计算机自动生成工艺参数
7.3.3.2可控气氛渗氮温度应低于调质预备热处理的回火或不锈钢时效处理温度30℃。工件待渗氮表面的粗糙度一般不大于0.8um。7.3.3.3装炉前对工件进行清理和清洗，去除油污、污物、切屑等污染物，并应吹（烘）干。装炉时对工件表面状态不能产生损害。
7.3.3.4装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和良好循环。
7.3.3.5通过对先期试件的检查，合理确定渗氮工艺参数和过程控制。通过核验试样的检查，修正渗氮工艺参数和过程控制。随炉试样用于渗氮和氮碳共渗工艺过程质量检验。7.3.3.6冷却时应防止工件之间的碰硫，减少畸变；渗氮后工件应冷却至150℃以下后出炉。冷却后工件表面应呈银灰色，表面颜色均匀一致。8质量检验
8.1外观
外观检验采用目视检验，表面不能出现裂纹、熔蚀、烧伤及无法去除的划痕或碰伤等缺陷。必要时可采用表面无损检测。
8.2表面硬度
8.2.1硬度检验按照GB/T38751及GB/T230.1、GB/T4340.1和GB/T4341.1规定进行。8.2.2工件渗碳或碳氮共渗后表面硬度及硬度偏差应达到GB/T34889或图纸技术要求8.2.3工件渗氮或氮碳共渗后表面硬度及硬度偏差应达到GB/T18177、GB/T22560或图纸技术要求。
8.3心部硬度
GB/T38749—2020
8.3.1硬度检验按照GB/T38751及GB/T230.1、GB/T4340.1、GB/T4341.1和GB/T17394.1规定进行。
8.3.2工件渗碳或碳氮共渗、渗氮或氮碳共渗后心部硬度应达到图纸技术要求。8.4表面脱碳层和增碳层深度
8.4.1表面脱碳层和增碳层深度检测按GB/T224或附录D规定进行。8.4.2表面脱碳层和增碳层应符合图纸要求，8.5硬化层深度
8.5.1硬化层深度检验按GB/T9450、GB/T9451和GB/T11354规定进行。8.5.2工件渗碳或碳氮共渗后硬化层深度及偏差应达到GB/T34889和图纸技术要求。8.5.3工件渗氮或氮碳共渗后硬化层深度及偏差应符合GB/T18177、GB/T22560及图纸技术要求。8.6显微组织
8.6.1渗碳组织检验按GB/T25744、JB/T7710规定进行.工件渗碳后显微组织应达到GB/T25744要求。
8.6.2工件渗氮后显微组织检验按GB/T11354规定进行，工件渗氮后显微组织应达到GB/T11354和图纸技术要求。
8.6.3工件氮碳共渗后显微组织应达到GB/T22560和图纸技术要求。8.7畸变
畸变量检验使用相应仪器和量具测量，工件的畸变量应符合图纸技术要求。9
安全卫生要求
9.1可控气氛热处理生产中安全卫生和劳动保护应符合GB15735和GB/T27946有关规定9.2可控气氛热处理炉应具备超温自动切断加热电源、低温自动停止通人可燃性介质并报警的功能。9.3可控气氛箱式多用炉淬火室应设安全防爆装置，炉门应设防护装置。9.4可控气氛热处理加热炉在通人可燃性介质前应用中性气体充分置换掉炉内空气，或在高温条件下以燃烧法燃尽炉内的空气。
9.5往炉内通人可燃性介质时，排气管或各炉门口的引火嘴应正常燃烧9.6设备使用中不应人为打开或检修设备安全保护装置。若需检修，应停止向炉内通人可燃性介质，并确认炉内可燃气氛已经燃尽或已充分置换完成后方可操作。9.7在下列情况下，应向炉内通入中性气体或情性气体（即置换气体）：在炉温低于750℃向炉内送人可燃性介质前；a）
b）炉子启动时或停炉前；
c）气源或动力源失效时；
d）炉子进行任何修理前，中断气体供应线路时。9.8停炉期间，为防止可燃性介质向炉内慢慢地渗漏，应在每一管路上设置两处以上关闭阀或开关9.9渗氮炉应先切断原料气源并用中性气体充分置换炉内可燃性气体，在无明火条件下方可打开炉门(罩)。
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