CN108588633A - 一种中温气体氮碳共渗淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600‑800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250‑360℃等温淬火。本发明方法通过在持续通入氩气的条件下交替渗碳、渗氮、可以根除产生氢氰酸的根源，交替复合而成的渗层提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。

Description

一种中温气体氮碳共渗淬火工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种中温气体氮碳共渗淬火工艺。
背景技术
奥氏体等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron)，简称等温淬火球铁(ADI)，也称奥贝球铁，具有比普通球铁更优良的综合力学性能，尤其是突出的弯曲疲劳性能和高的耐磨性，引起了材料科学工作者及工程技术人员的广泛关注。利用奥氏体等温淬火技术开发出抗拉强度大于1000MPa、伸长率超过15％的高强度、高韧性的等温淬火球铁。等温淬火球铁同时具有高强度、高韧性的特点，其综合力学性能明显优于铁素体球铁及珠光体球铁，其铸造性能、耐热性、耐蚀性、耐磨性、减振性、切削性、经济性等特性优于铸钢，被认为是“真正的廉价新材料”。等温淬火球铁是球铁强韧化方面的一个重要进展，被誉为近30年来铸铁冶金学方面的重大成就之一，被期望用来替代价格昂贵的铸钢及锻造工件。
经文献检索发现，程晓敏等人在《武汉工学院学报》，VOL.14，NO.3，1992.9，P.64-70上发表“奥氏体氮碳共渗渗层组织与性能的研究”，该文介绍了实验用材料为15钢，采用NH3+甲醇在650℃×2小时进行奥氏体氮碳共渗，渗层由化合物层、奥氏体层和扩散层组成，化合物主要由ε和γ′组成。此文采用正交实验法找出最佳共渗工艺参数，做了组织分析和性能实验，得出渗层有较高的冲击韧性和良好的耐磨性，渗层最高硬度为800HV。该文献技术存在的主要问题是：(1)采用NH3+甲醇，NH3和甲醇相互作用结果必然会生成氢氰酸(HCN)，污染环境；(2)共渗后没有进行等组或时效处理。
发明内容：
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种中温气体氮碳共渗淬火工艺。
技术方案：为了达到上述的目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600-800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
优选地，渗碳层厚度4～16μm，述渗碳时间70min。
优选地，所所述渗碳层厚度5μm。
优选地，渗氮层厚度4～12μm，渗氮时间80min。
优选地，所述渗层的表面硬度大于1200HV。
优选地，氩气流量为12～16L/min。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法通过在持续通入氩气的条件下交替渗碳、渗氮、可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。交替复合而成的渗层提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。
具体实施方式
下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
本发明的一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，其特征在于，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600-800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
实施例1
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至600℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，氩气流量为12L/min，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳层厚度4μm，渗碳时间70min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮层厚度4μm，渗氮时间80min；然后在流态床粒子炉中250℃等温淬火。
实施例2
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至600℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，氩气流量为16L/min，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳层厚度6μm，渗碳时间90min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮层厚度8μm，渗氮时间100min；然后在流态床粒子炉中250℃等温淬火。
实施例3
将成型的曲轴经流态床粒子炉加热设备加热至800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，氩气流量为16L/min，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳层厚度8μm，渗碳时间90min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮层厚度8μm，渗氮时间100min；然后在流态床粒子炉中280℃等温淬火。
本发明方法通过在持续通入氩气的条件下交替渗碳、渗氮、可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。交替复合而成的渗层提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，其特征在于，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600-800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。
2.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，渗碳层厚度4～16μm，述渗碳时间70min。
3.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，所所述渗碳层厚度5μm。
4.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，渗氮层厚度4～12μm，渗氮时间80min。
5.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，所述渗层的表面硬度大于1200HV。
6.根据根据权利要求1所述的一种高强度曲轴的生产方法，其特征在于，氩气流量为12～16L/min。
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