CN103946412A - 在初始渗氮阶段上以降低的温度梯度进行的低压碳氮共渗方法 - Google Patents

在初始渗氮阶段上以降低的温度梯度进行的低压碳氮共渗方法 Download PDF

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Abstract

钢件，特别是轿车制造用的工件的低压碳氮共渗方法，包括：升温步骤，其包括简单的升温阶段(M)，及随后从700℃和750℃之间的温度出发并直至860℃和1000℃之间温度的初始渗氮阶段(Ni)，其以比该简单的升温阶段低的温度梯度进行；在恒温下交替渗碳(C1-Cn)和渗氮(N1-Nn)的步骤；最终的渗氮步骤(Nn)伴随紧接在淬火(T)之前的温度下降。

Description

在初始渗氮阶段上以降低的温度梯度进行的低压碳氮共渗方法
本发明请求2011年10月31日递交的第1159877号法国专利申请的优先权，其内容(正文、附图和权利要求书)在此通过引用引作参考。
本发明涉及钢件，特别是但并非仅仅是轿车制造用的工件的低压碳氮共渗方法。具体地说，本发明同样适用于农业机械、机床制造用的工件或航空领域的工件。
背景技术
从文献EP1885904已知一种钢件的低压碳氮共渗方法，包括：在升温步骤和温度均化步骤之后，在恒温下交替渗碳和渗氮的步骤，以及随后淬火的步骤。其在一个实施方案中提出，从800℃的温度出发在升温步骤过程中和/或在温度均化步骤过程中喷射渗氮气体。
发明目的
本发明的目的是改善上述文献的方法，即、改善所获得的工件质量，最好同时缩短处理时间。
发明内容
为实现这个目的，按照本发明提出一种钢件，特别是轿车制造用的工件的低压碳氮共渗方法，包括：升温步骤，该升温步骤包括简单的升温阶段以及随后继续升温的初始渗氮阶段；之后恒温下交替渗碳和渗氮的步骤；以及随后淬火步骤，其中在初始渗氮阶段过程中，升温以比该简单的升温阶段低的温度梯度进行。
因此，该工件在有利于良好渗氮的温度范围内维持更长时间。
按照本发明一个有利的实施方案，初始渗氮阶段包括一个温度平台。
因此，该初始渗氮阶段在最优的温度条件下进行，以致于有可能缩短或者取消渗碳温度下最后的渗氮步骤中的一个，并以此缩短总的处理时间。
按照本发明另一个有利的方面，初始渗氮阶段紧接着第一渗碳步骤。因此，完全取消温度均化阶段，这允许延长在对渗氮最优的温度范围内的初始渗氮阶段。
按照本发明再一个有利的方面，该方法包括最终渗氮步骤，伴随紧接在淬火之前的温度下降。最终的渗氮步骤优选包括一个温度平台。因此，最终的渗氮步骤同样在最优的温度范围内进行，使处理质量得以改善。
附图说明
3个附图是说明根据不同实施方式的本发明方法的不同步骤的示意图。参考这些附图并阅读下文对按照本发明低压碳氮共渗方法不同实施方式的具体而非限制性的描述，本发明的其他特征和优点将会变得明显。
具体实施方式
参见图1，按照本发明的方法包括第一升温步骤，其包括实直线所示的第一简单的升温阶段M，从周围温度直至该图上标注Ni1的点700℃温度。根据要处理的钢的成分，该简单的升温阶段可以在10分钟和90分钟之间的持续时间内一直进行到700℃和750℃之间的温度为止，即、简单的升温以8℃/min和75℃/min之间的温度梯度进行。
接着，该方法包括初始渗氮阶段Ni，继续进行升温步骤，直至在实施例中所示的温度940℃为止。事实上，940℃的温度对应于允许实现质量较好的处理的温度860℃和允许实现更快速处理的温度1000℃之间的一个折衷。
在图1的实施例中，对应于初始渗氮阶段的第一实施方式，该升温继续规则地以3.5℃/min和16℃/min之间的温度梯度进行，其小于简单的升温过程的温度梯度。根据在这个初始步骤中人们希望固定的氮量和待处理的钢的成分，该初始渗氮阶段的持续时间在15分钟和45分钟之间。
如所周知，该初始渗氮阶段包括与扩散阶段交替的喷射诸如氨等渗氮气体的阶段。
按照图2所示的初始渗氮阶段的第二实施方式，该升温继续以与简单的升温过程相同的温度梯度进行，直至750℃和850℃之间的温度，这里是800℃，图2上标注Ni2的点。这时，该温度沿着平台维持，直至图2上标注Ni3的时刻，从此出发实现温度的急剧上升，以便达到渗碳温度。如所周知，选定该温度平台，以便在考虑到要处理的工件的成分最优的条件下实现初始渗氮阶段。应该指出，由于该平台，最终升温可以进行得非常快速，例如，80℃/min至100℃/min，而工件不会受到难以接受的应力。
按照图3举例说明的初始渗氮阶段的第三实施方式，从Ni点出发该升温以低于第一实施方式的温度梯度，最好在2℃/min至8℃/min范围内的温度梯度继续进行，直至标注Ni4的时刻，在这里对应于850℃的温度，从此出发按照一个类似于第二实施方式的梯度，实现温度的急剧上升，以便达到渗碳温度。
不论该初始渗氮阶段采用何种实施方式，接着该方法都包括n个与渗氮阶段相交替的渗碳阶段。如所周知，该渗碳步骤和渗氮步骤包括这些附图中均未示出的与扩散阶段交替的喷射处理气体的阶段。在该图上，曲线图在渗氮步骤N1和最后的渗碳步骤Cn之间中断。最后的渗碳步骤Cn结束时，该方法包括一个最终渗氮步骤Nn，其伴随紧接在淬火T之前的温度下降。
按照在该图上用虚线线条举例说明的最后的渗氮步骤的第一实施方式，该温度下降以连续的方式进行，直至一个包含在对渗氮最优但仍高到足以允许有效淬火的温度范围内的温度为止。在举例说明的实施例中，淬火之前最终的温度是840℃。事实上对于900℃和800℃之间淬火之前的最终温度都获得令人满意的结果。已经证实，这个有限的温度下降减小了淬火时工件上面的应力。
最终渗氮步骤的持续时间优选在15分钟和60分钟之间，这对应于10℃/min和1℃/min之间的温度梯度。正如对于所述初始渗氮阶段，该最终渗氮步聚优选包括与扩散阶段交替的喷射渗氮气体的阶段。
按照图2举例说明的最后渗氮步骤Nn的第二实施方式，该温度下降首先以尽可能大而又不在钢中产生应力的梯度急剧进行，直至对处理过程中钢最优的渗氮温度为止，该图中标记为Nn1，在此为840℃，接着该温度维持一个平台，直至开始淬火。
事实上，该按照本发明的方法可以在该初始渗氮阶段任意一个实施方式与该最终渗氮阶段任意一个实施方式相结合的情况下实施，甚至以传统的方式结束处理周期，即、从该渗碳温度出发直接进行淬火。
人们注意到，由于按照本发明渗氮阶段的效率提高，有可能用一个简单的扩散步骤代替两个渗碳步骤之间的至少一个渗氮步骤。这样一个步骤比渗氮步骤更短，使得总的处理持续时间缩短。
显而易见，本发明不限于所描述的实施模式，并在不脱离权利要求书定义的本发明的范围的情况下，人们可以采用其他实现方案。具体地说，尽管本发明是参照700℃至750℃温度范围内开始的初始渗氮阶段描述的，但人们可以规定，只有当该工件已经达到最优的渗氮温度时才开始该阶段。
由于在初始渗氮阶段过程中温度梯度降低，试验表明，待处理工件的温度已经随着时间均化，以致有可能取消在上述文献中设置的均化步骤。但若这是需要的，例如，由于待处理的工件特定的配置，则可以在初始渗氮阶段和第一渗碳步骤之间规定一个持续时间缩短的温度均化步骤。

Claims (10)

1.钢件，特别是轿车制造用的工件的低压碳氮共渗方法，包括：升温步骤，其包括一个简单的升温阶段(M)及随后继续升温的初始渗氮阶段(N1)；之后恒温下交替渗碳(C1-Cn)和渗氮(N1-Nn)的步骤，以及随后淬火的步骤(T)，其特征在于，在初始渗氮阶段(Ni)的过程中升温以比简单的升温阶段(M)低的温度梯度进行。
2.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该初始渗氮阶段(Ni)包括一个温度平台(Ni2-Ni3)。
3.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该初始渗氮阶段(N1)以3.5℃/min和16℃/min之间的温度梯度进行。
4.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该简单的升温阶段(M)以8℃/min和70℃/min之间的温度梯度进行。
5.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该初始渗氮阶段(N1)是从700℃和750℃之间的温度出发并直至860℃和1000℃之间的温度而实现的。
6.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该初始渗氮阶段(N1)紧接着第一渗碳步骤(C1)。
7.按照权利要求1的低压碳氮共渗方法，其特征在于，它包括一个最终渗氮步骤(Nn)，伴随紧接在淬火(T)之前的温度下降。
8.按照权利要求7的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该温度下降一直进行到900℃和800℃之间的温度。
9.按照权利要求7的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该温度下降以10℃/min和1℃/min之间的温度梯度进行。
10.按照权利要求7的低压碳氮共渗方法，其特征在于，该最终的渗氮步骤包括一个温度平台(Nn1)。
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