CN109182957B - 一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，涉及铸钢件生产技术领域。包括以下步骤：将铸钢件进行清洗，清洗后用冷水冲洗，再将铸钢件放入烘箱中烘干；将钢铸件放入预热箱内进行预热；将铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，并且将铸钢件油冷至320‑340℃；将铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，自然冷却至室温；将铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，自然冷却至室温得到产品。本发明通过两次对铸钢件进行氮碳共渗，两次氮碳共渗相互配合，并分别通过快速泄压和缓慢泄压的方式，使得氮和碳更好的渗入铸钢件内，使制得的铸钢件耐磨性好、硬度高、耐腐蚀性好，并且通过后期热处理的方式，使渗入层稳定分布，有效提高铸钢件的性能。

Description

一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺
技术领域
本发明涉及铸钢件生产技术领域，具体涉及一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺。
背景技术
铸钢件是指用铸钢制作的零件，与铸铁性能相似，但比铸铁强度好。铸钢件广泛应用于船舶和车辆、建筑机械、工程机械、电站设备、矿山机械及冶金设备、航空及航天设备、油井及化工设备等领域。
铸钢件在铸造过程中通常需要对其进行热处理，处理后的铸钢件虽然性能较之前优越一些，但其耐磨性能一直难以得到改善，这样在使用过程中由于磨损严重，导致其使用寿命短，使用成本高。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，本发明通过两次对铸钢件进行氮碳共渗，两次氮碳共渗相互配合，并分别通过快速泄压和缓慢泄压的方式，使得氮和碳更好的渗入铸钢件内，使制得的铸钢件耐磨性好、硬度高、耐腐蚀性好，并且通过后期热处理的方式，使渗入层稳定分布，有效提高铸钢件的性能。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将铸钢件用清洗液进行清洗，清洗15-20min后用冷水冲洗2-3次，再将铸钢件放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的钢铸件放入预热箱内进行预热，并且升温至300-320℃，预热30-40min后停止预热；
(3)将预热后的铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，升温至520-540℃，向渗碳炉中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为400-500kPa；并将渗碳炉内的空气全部排出，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇，以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，保压共渗3.5-4h后停止滴加，以10kPa/min的速度快速泄压至100-150kPa，并且将铸钢件油冷至320-340℃；
(4)将经过第一次氮碳共渗的铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，升温至600-620℃，再以540-560L/h的速度通入氨气排气，保持炉内气压为400-500kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇、以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，保压共渗2-2.5h后停止滴加，以0.3kPa/min的速度缓慢泄压至100-150kPa，待铸钢件自然冷却至室温；
(5)将冷却后的铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，并且升温至900-920℃，煅烧1.5-2h后自然冷却至室温得到产品。
步骤(1)中的清洗液为酒精。
步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-30min。
所述催渗剂和洁净剂分别为氯化钙和氯化铵。本发明提供一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明通过两次对铸钢件进行氮碳共渗，并且对温度和压强进行精准控制，两次氮碳共渗相互配合，并分别通过快速泄压和缓慢泄压的方式，使得氮和碳更好的渗入铸钢件内，使制得的铸钢件耐磨性好、硬度高、耐腐蚀性好；
(2)本发明在氮碳共渗后对铸钢件进行热处理，并且对温度和时间进行的精准控制，使渗入层更加稳定的分布在铸钢件内，并且大大增强了铸钢件的硬度和耐磨性；
(3)本发明采用清洗液对铸钢件进行清洗，并对其进行烘干，有效去除了铸钢件表面的污垢和灰尘，使后面氮碳共渗时渗入层更加纯净，减少杂质的侵入。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将铸钢件用清洗液进行清洗，清洗15min后用冷水冲洗2次，再将铸钢件放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的钢铸件放入预热箱内进行预热，并且升温至300℃，预热30min后停止预热；
(3)将预热后的铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，升温至520℃，向渗碳炉中通入氨气，并将渗碳炉内的空气全部排出，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗3.5h后停止滴加，快速泄压，并且将铸钢件油冷至320℃；
(4)将经过第一次氮碳共渗的铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，升温至600℃，通氨排气，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗2h后停止滴加，缓慢泄压，待铸钢件自然冷却至室温；
(5)将冷却后的铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，并且升温至900℃，煅烧1.5h后自然冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中的清洗液为酒精；步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-30min；步骤(3)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为400-500kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(3)中以10kPa/min的速度快速泄压至100-150kPa；步骤(4)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为500-600kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(4)中以0.3kPa/min的速度缓慢泄压至100-150kPa；步骤(3)和(4)中均以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，且催渗剂和洁净剂分别为氯化钙和氯化铵。
实施例2：
一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将铸钢件用清洗液进行清洗，清洗18min后用冷水冲洗3次，再将铸钢件放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的钢铸件放入预热箱内进行预热，并且升温至310℃，预热35min后停止预热；
(3)将预热后的铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，升温至530℃，向渗碳炉中通入氨气，并将渗碳炉内的空气全部排出，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗3.8h后停止滴加，快速泄压，并且将铸钢件油冷至330℃；
(4)将经过第一次氮碳共渗的铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，升温至610℃，通氨排气，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗2.3h后停止滴加，缓慢泄压，待铸钢件自然冷却至室温；
(5)将冷却后的铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，并且升温至910℃，煅烧1.8h后自然冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中的清洗液为酒精；步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-30min；步骤(3)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为400-500kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(3)中以10kPa/min的速度快速泄压至100-150kPa；步骤(4)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为500-600kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(4)中以0.3kPa/min的速度缓慢泄压至100-150kPa；步骤(3)和(4)中均以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，且催渗剂和洁净剂分别为氯化钙和氯化铵。
实施例3：
一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将铸钢件用清洗液进行清洗，清洗20min后用冷水冲洗3次，再将铸钢件放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的钢铸件放入预热箱内进行预热，并且升温至320℃，预热40min后停止预热；
(3)将预热后的铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，升温至520-540℃，向渗碳炉中通入氨气，并将渗碳炉内的空气全部排出，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗4h后停止滴加，快速泄压，并且将铸钢件油冷至340℃；
(4)将经过第一次氮碳共渗的铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，升温至620℃，通氨排气，再缓慢滴加无水乙醇、催渗剂和洁净剂，保压共渗2.5h后停止滴加，缓慢泄压，待铸钢件自然冷却至室温；
(5)将冷却后的铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，并且升温至920℃，煅烧2h后自然冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中的清洗液为酒精；步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-30min；步骤(3)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为400-500kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(3)中以10kPa/min的速度快速泄压至100-150kPa；步骤(4)中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为500-600kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇；步骤(4)中以0.3kPa/min的速度缓慢泄压至100-150kPa；步骤(3)和(4)中均以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，且催渗剂和洁净剂分别为氯化钙和氯化铵。
实施例4：
检测本发明铸钢件的性能，选取上述实施例1-3所制得的铸钢件和市面上普通的铸钢件，采用砂轮摩擦法检测铸钢件的耐磨性能(即磨损量：mg)，采用洛氏硬度计检测铸钢件的硬度(即硬度：HV)，采用空气弹老化试验机检测铸钢件的抗腐蚀性能(即腐蚀时间：h)，以实施例1-3所得铸钢件为实验组1-3，普通铸钢件为对照组，结果如下表所示：
组别 实验组1 实验组2 实验组3 对照组
磨损量 25 14 17 33
硬度 1180 1360 1270 830
腐蚀时间 1970 2360 2130 1210
由上表可知，由于磨损量越多耐磨性越好，腐蚀时间越长耐腐蚀性越好，因此本发明所制得铸钢件的耐磨性、硬度和耐腐蚀性远远优于普通铸钢件，且实施例2所制得的铸钢件的性能最佳。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铸钢件用清洗液进行清洗，清洗15-20min后用冷水冲洗2-3次，再将铸钢件放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的钢铸件放入预热箱内进行预热，并且升温至300-320℃，预热30-40min后停止预热；
(3)将预热后的铸钢件放入渗碳炉中进行第一次氮碳共渗，升温至520-540℃，向渗碳炉中以540-560L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为400-500kPa；并将渗碳炉内的空气全部排出，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇，以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，保压共渗3.5-4h后停止滴加，以10kPa/min的速度快速泄压至100-150kPa，并且将铸钢件油冷至320-340℃；
(4)将经过第一次氮碳共渗的铸钢件重新放入渗碳炉中进行第二次氮碳共渗，升温至600-620℃，再以540-560L/h的速度通入氨气排气，保持炉内气压为400-500kPa，再以50-60d/min的速度滴加无水乙醇、以10-15d/min的速度滴加催渗剂和洁净剂，保压共渗2-2.5h后停止滴加，以0.3kPa/min的速度缓慢泄压至100-150kPa，待铸钢件自然冷却至室温；
(5)将冷却后的铸钢件放入煅烧炉内进行热处理，并且升温至900-920℃，煅烧1.5-2h后自然冷却至室温得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，其特征在于：步骤(1)中的清洗液为酒精。
3.根据权利要求1所述的一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，其特征在于：步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的一种多合金耐磨铸钢件的热处理工艺，其特征在于：所述催渗剂和洁净剂分别为氯化钙和氯化铵。
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