CN105200201B - 一种用于螺丝的碳氮共渗热处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，包括以下步骤：1)将待热处理的螺丝进行清洗；2)调整上料机速度；3)调整连续炉的主速进行连续预热，预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，其中预热温度控制在860‑890℃，碳势为1％‑1.2％，氨气流量为0.2‑0.5nm3/h；4)进行一次淬火；5)采用快速光亮油进行二次淬火；6)对螺丝进行表面清洗；7)回火，回火温度控制在370‑420℃，回火时间为70‑90分钟。采用本发明的碳氮共渗的热处理方法所加工的螺丝表面硬度大于450HV0.3，而芯部硬度在280‑350HV0.3，韧性高，电镀氢脆风险低，耐磨性和疲劳强度得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及螺丝加工领域，尤其涉及一种用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法。
背景技术
螺丝是设备中常用的零件，随着现代工业水平的发展，对螺丝硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度等方面提出了更高的要求。热处理是改善螺丝力学性能的常用工艺，但当前螺丝加工所采用的碳氮共渗工艺具有渗氮层硬度虽高但渗层较浅或渗碳层虽硬化深度大但表面硬度较低的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法。为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下：
一种用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，包括以下步骤：
1)将待热处理的螺丝进行清洗；
2)调整上料机速度；
3)调整连续炉的主速进行连续预热，预热处理为两段式预热，第一段预热温度为600℃，保温时间为10-15分钟，第二段预热温度为600℃，保温时间为20-25分钟；
4)预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，其中碳氮共渗温度控制在860-890℃，碳氮共渗时间控制在10-15分钟，碳势为1％-1.2％，氨气流量为0.2-0.5nm3/h；
5)进行一次淬火，其中淬火温度控制在820-850℃；
6)采用快速光亮油进行二次淬火，其中光亮油温度控制在60-75℃，淬火时间控制在3-10秒；
7)对螺丝进行表面清洗；
8)回火，回火温度控制在370-420℃，回火时间为70-90分钟。
优选地，步骤1)采用温水高压喷淋清洗，温水压力控制在1-1.5kgf/cm2。
优选地，步骤2)上料机的速度调整为30-60Hz/rpm。
优选地，步骤3)中的碳源为丙烷与丁烷的混合气体。
优选地，在步骤3)的碳氮共渗设备中具有保护气氛，所述保护气体为经过了热处理的气化甲醇，所述气化甲醇的流量为6000-9000CC/h。
优选地，步骤5)采用温水高压喷淋清洗，水的压力控制在1-1.5kgf/cm2。
本发明的用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法具有以下有益效果：所加工的螺丝的表面硬度高，硬度大于450HV0.3，而芯部硬度在280-350HV0.3，韧性高，电镀氢脆风险低，耐磨性和疲劳强度得到提高。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将待热处理的螺丝进行温水高压喷淋清洗，去除螺丝在搓牙过程中残留的机油和柴油，减少对设备的污染、保证零件渗碳均匀，清洗过程中水压控制为1kgf/cm2。
将上料机速度调整为30Hz/rpm，上料机将螺丝输送至连续炉中，进行连续预热碳氮共渗处理，调整连续炉的主速进行连续预热，预热处理为两段式预热，第一段预热温度为600℃，保温时间为10分钟，以降低螺丝在打头及搓牙时所产生的内应力，减少螺丝的内外温差，消除螺丝因加工硬化所产生的开裂和变形，第二段预热温度为860℃，保温时间为25分钟，使加热螺丝的内外温度一致，螺丝内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化，能够使螺丝得到比较理想的性能，如硬度、韧性、弹性、塑性等。预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，碳氮共渗温度控制在860℃，碳氮共渗时间控制在15分钟，碳源采用丙烷与丁烷的混合气体，碳势为1％，氨气流量为0.2nm3/h，采用经过预处理的气化甲醇作为保护气体，其中气化甲醇的流量为6000CC/h，碳氮共渗以渗碳为主，同时渗入氮，这在一定程度上克服了渗氮层硬度虽高但渗层较浅，而渗碳层虽硬化深度大，但表面硬度较低的缺点，碳氮共渗层比渗碳层有更高的硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度。碳氮共渗后进行一次淬火，一次淬火温度为820℃。随后使用快速光亮油对螺丝进行二次淬火，二次淬火过程中快速光亮油温度控制在60℃，淬火时间为3秒。上述预热、碳氮共渗以及一次淬火均在连续炉中进行，整个过程持续53分钟。
将淬火后的螺丝进行表面清洗，采用温水高压喷淋清洗，水的压力控制在1kgf/cm2，通过清洗去除淬火后残留在表面的淬火油，以保证在回火过程中螺丝受热均匀，硬度稳定。
将淬火后的螺丝进行回火，回火温度控制在370℃，回火时间为90分钟，因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，并有内应力产生，马氏体虽然强度强，硬度高，但塑性差，脆性大，在内应力作用下容易产生变形和开裂，此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，产生体积变化而导致变型，因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用，回火的目的是减少或消除淬火内应力，稳定组织，稳定尺寸，降低脆性，获得所需的力学性能。
实施例2
将待热处理的螺丝进行温水高压喷淋清洗，去除螺丝在搓牙过程中残留的机油和柴油，减少对设备的污染、保证零件渗碳均匀，清洗过程中水压控制为1.2kgf/cm2。
将上料机速度调整为45Hz/rpm，上料机将螺丝输送至连续炉中，进行连续预热碳氮共渗处理，调整连续炉的主速进行连续预热，预热处理为两段式预热，第一段预热温度为600℃，保温时间为13分钟，以降低螺丝在打头及搓牙时所产生的内应力，减少螺丝的内外温差，消除螺丝因加工硬化所产生的开裂和变形，第二段预热温度为870℃，保温时间为22分钟，使加热螺丝的内外温度一致，螺丝内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化，能够使螺丝得到比较理想的性能，如硬度、韧性、弹性、塑性等。预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，碳氮共渗温度控制在870℃，碳氮共渗时间控制在10分钟，碳源采用丙烷与丁烷的混合气体，碳势为1.1％，氨气流量为0.4nm3/h，采用经过预处理的气化甲醇作为保护气体，其中气化甲醇的流量为8000CC/h，碳氮共渗以渗碳为主，同时渗入氮，这在一定程度上克服了渗氮层硬度虽高但渗层较浅，而渗碳层虽硬化深度大，但表面硬度较低的缺点，碳氮共渗层比渗碳层有更高的硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度。碳氮共渗后进行一次淬火，一次淬火温度为840℃。随后使用快速光亮油对螺丝进行二次淬火，二次淬火过程中快速光亮油温度控制在70℃，淬火时间为6秒。上述预热、碳氮共渗以及一次淬火均在连续炉中进行，整个过程持续51分钟。
将淬火后的螺丝进行表面清洗，采用温水高压喷淋清洗，水的压力控制在1.2kgf/cm2，通过清洗去除淬火后残留在表面的淬火油，以保证在回火过程中螺丝受热均匀，硬度稳定。
将淬火后的螺丝进行回火，回火温度控制在400℃，回火时间为80分钟，因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，并有内应力产生，马氏体虽然强度强，硬度高，但塑性差，脆性大，在内应力作用下容易产生变形和开裂，此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，产生体积变化而导致变型，因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用，回火的目的是减少或消除淬火内应力，稳定组织，稳定尺寸，降低脆性，获得所需的力学性能。
实施例3
将待热处理的螺丝进行温水高压喷淋清洗，去除螺丝在搓牙过程中残留的机油和柴油，减少对设备的污染、保证零件渗碳均匀，清洗过程中水压控制为1.5kgf/cm2。
将上料机速度调整为60Hz/rpm，上料机将螺丝输送至连续炉中，进行连续预热碳氮共渗处理，调整连续炉的主速进行连续预热，预热处理为两段式预热，第一段预热温度为600℃，保温时间为15分钟，以降低螺丝在打头及搓牙时所产生的内应力，减少螺丝的内外温差，消除螺丝因加工硬化所产生的开裂和变形，第二段预热温度为890℃，保温时间为25分钟，使加热螺丝的内外温度一致，螺丝内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化，能够使螺丝得到比较理想的性能，如硬度、韧性、弹性、塑性等。预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，碳氮共渗温度控制在890℃，碳氮共渗时间控制在10分钟，碳源采用丙烷与丁烷的混合气体，碳势为1.2％，氨气流量为0.5nm3/h，采用经过预处理的气化甲醇作为保护气体，其中气化甲醇的流量为9000CC/h，碳氮共渗以渗碳为主，同时渗入氮，这在一定程度上克服了渗氮层硬度虽高但渗层较浅，而渗碳层虽硬化深度大，但表面硬度较低的缺点，碳氮共渗层比渗碳层有更高的硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度。碳氮共渗后进行一次淬火，一次淬火温度为850℃。随后使用快速光亮油对螺丝进行二次淬火，二次淬火过程中快速光亮油温度控制在75℃，淬火时间为10秒。上述预热、碳氮共渗以及一次淬火均在连续炉中进行，整个过程持续60分钟。
将淬火后的螺丝进行表面清洗，采用温水高压喷淋清洗，水的压力控制在1.5kgf/cm2，通过清洗去除淬火后残留在表面的淬火油，以保证在回火过程中螺丝受热均匀，硬度稳定。
将淬火后的螺丝进行回火，回火温度控制在420℃，回火时间为90分钟，因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，并有内应力产生，马氏体虽然强度强，硬度高，但塑性差，脆性大，在内应力作用下容易产生变形和开裂，此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，产生体积变化而导致变型，因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用，回火的目的是减少或消除淬火内应力，稳定组织，稳定尺寸，降低脆性，获得所需的力学性能。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待热处理的螺丝进行清洗；
2)调整上料机速度；
3)调整连续炉的主速进行连续预热，预热处理为两段式预热，第一段预热温度为600℃，保温时间为10-15分钟，第二段预热温度为860-890℃，保温时间为20-25分钟，在此步骤中碳氮共渗设备中具有保护气氛，所述保护气氛为经过了预处理的气化甲醇，所述气化甲醇的流量为6000-9000CC/h；
4)预热后对螺丝进行碳氮共渗处理，其中碳氮共渗温度控制在860-890℃，碳氮共渗时间控制在10-15分钟，碳势为1％-1.2％，氨气流量为0.2-0.5nm3/h；
5)进行一次淬火，其中淬火温度控制在820-850℃；
6)采用快速光亮油进行二次淬火，其中光亮油温度控制在60-75℃，淬火时间控制在3-10秒；
7)对螺丝进行表面清洗；
8)回火，回火温度控制在370-420℃，回火时间为70-90分钟。
2.根据权利要求1的用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，其特征在于，步骤1)采用温水高压喷淋清洗，温水压力控制在1-1.5kgf/cm2。
3.根据权利要求1的用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，其特征在于，步骤2)上料机的速度调整为30-60Hz/rpm。
4.根据权利要求1的用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，其特征在于，步骤3)中的碳源为丙烷与丁烷的混合气体。
5.根据权利要求1的用于螺丝的碳氮共渗的热处理方法，其特征在于，步骤5)采用温水高压喷淋清洗，水的压力控制在1-1.5kgf/cm2。
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