CN109811297A - 一种热锻模具表面的氮化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种热锻模具表面的氮化工艺，涉及金属表面热处理加工工艺领域，在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的氧化膜，包括以下步骤：（1）将热锻模具放入氮化炉后密封，氮化炉内为常温常压的空气；（2）启动氮化炉内的加热设备，以10℃/min升温效率均匀加热至450℃并保温1‑2小时；（3）步骤（2）完成后以10℃/min升温效率继续均匀加热至520℃‑550℃后进行渗氮；（4）渗氮完成后关闭加热设备，以5℃/min降温效率冷却至常温后出炉，本发明在氮化前进行了预氧化处理，在热锻模具表面形成一层均匀的活性氧化膜，加快了氮化的速度，本申请提供一种工艺周期短，可稳定获得较薄的白亮层，且具有较佳的硬度的热锻模具表面的氮化工艺。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面热处理加工工艺领域，具体涉及一种热锻模具表面的氮化工艺。
背景技术
热锻模具广泛应用于汽车配件、航天、医疗等行业中，由于热锻模具使用环境比较恶劣，使用时常常忽冷忽热，其表面由于热疲劳易产生龟裂导致模具过早损坏，所以行业内一般会对热锻模具进行氮化处理以提高硬度和抗疲劳性，现有的氮化工艺有多种实施方式，例如预先抽真空后充氨气，或氨气+甲醇氮化处理工艺，还有在先低真空加热，后脉冲充氨气进行氮化等工艺，其表面处理周期长，一般在50小时左右，同时渗氮过程中由于氮势不易控制而形成厚度为10um-15um的白亮层，然而过厚的白亮层脆性大，更容易破碎、剥落，对于局部承载力很大的零件，由于白亮层容易压碎而剥落，碎片将加速零件表面的磨损、划伤，使零件过早失效，还有可能散落到其他组件上造成事故，尤其是高可靠性的精密机械，对化合物白亮层的厚度有严格的限制，甚至要求完全没有白亮层。
发明内容
针对以上问题，本申请提供一种工艺周期短，可稳定获得较薄的白亮层，且具有较佳的硬度的热锻模具表面的氮化工艺，其技术方案如下：
一种热锻模具表面的氮化工艺，在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的氧化膜，包括以下步骤：
(1)将热锻模具放入氮化炉后密封，氮化炉内为常温常压的空气；
(2)启动氮化炉内的加热设备，以10℃/min升温效率均匀加热至450℃并保温1-2小时；
(3)步骤(2)完成后以10℃/min升温效率继续均匀加热至520℃-550℃后进行渗氮；
(4)渗氮完成后关闭加热设备，以5℃/min降温效率冷却至常温后出炉。
优选的，加热设备为热交换机。
本发明在氮化前，进行了预氧化处理，使热锻模具表面形成了一层均匀的活性氧化层。实际生产表明，在现有技术的氮化过程中，时有在氮化中渗氮缓慢或渗不进氮的现象，其原因就是在热锻模具表面没有形成能吸附活性氮的核，在氮化的渗氮过程中，活性氮原子吸附在热锻模具的表面，达到一定的势垒后才能跃过模具表面向模具内部扩散，而模具表面的活性氧化膜，则是初始活性氮原子吸附的核，使活性氮能较高效率地吸附在模具表面，加快了氮化的速度，因此当模具表面形成活性氧化膜后，氮化过程是非常稳定的。
优选的，所述渗氮过程包括前后两个阶段：
(a)第一阶段:往氮化炉内以3500-4000L/h流量均匀通入氨气，持续18-20小时；
(b)第二阶段：将氮化炉降温至480℃并保温2小时，期间以2000-3000L/h流量均匀通入氨气。
优选的，所述氮化炉内的温度是均匀的。随时保持模具在均匀温度条件下，使其一直处于循环流动的气氛中，无论是加热还是冷却，都能控制模具在氮化处理过程中的形变，同时保证模具在同一温度条件下，渗入氮原子具有相同的扩散速率，使白亮层深结构组织均匀分布。
优选的，渗氮过程的通入氨气方式为脉冲式充气，每次通气前先抽真空。现有的氮化工艺的通气、排气中，还没有排除完残留气体就补充新的气体进去，新旧气体无序混合使得氨气在氮化炉内分解过程中，氨气分解率难以控制，导致氮势不稳定而影响氮化的渗入速度和渗氮层的质量，因此不仅耗时长而且质量不佳，而本发明每次通气前预先抽真空，以排除已分解的气体，每次脉冲循环，都是在真空状态下将定量的氨气均匀通入氮化炉内，控制了氮化炉内的氨分解率，达到控制分解的活性氮的含量，以保持相对恒定的氮势比例。
依据上述技术方案，本发明具有模具渗氮速度快，氮化气氛易控制的有益效果，模具表面白亮层厚度降至2um左右，硬度可达1100HV，脆性达到2级，相对现有氮化工艺，本发明缩短加工周期，提高了模具质量。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明具体通过以下实施步骤：
(1)将热锻模具放入氮化炉后密封，氮化炉内为常温常压的空气；
(2)启动氮化炉内的热交换机，在循环流动的空气中以10℃/min升温效率均匀加热至 450℃并保温1-2小时；
(3)以10℃/min升温效率继续均匀加热至520℃-550℃，使得热锻模具表面形成均匀的活性氧化膜；
(4)渗氮第一阶段:往氮化炉内以3500-4000L/h流量进行真空脉冲式均匀通入氨气、排出氨气，持续18-20小时；
(5)渗氮第二阶段：将氮化炉降温至480℃并保温2小时，期间以2000-3000L/h流量进行真空脉冲式均匀通入氨气、排出氨气；
(6)渗氮完成后关闭热交换机，以5℃/min降温效率冷却至常温后出炉。
与现有技术相比，本发明在氮化前，进行了预氧化处理，使热锻模具表面形成了一层均匀的活性氧化层。实际生产表明，在现有技术的氮化过程中，时有在氮化中渗氮缓慢或渗不进氮的现象，其原因就是在热锻模具表面没有形成能吸附活性氮的核，在氮化的渗氮过程中，活性氮原子吸附在热锻模具的表面，达到一定的势垒后才能跃过模具表面向模具内部扩散，而模具表面的活性氧化膜，则是初始活性氮原子吸附的核，使活性氮能较高效率地吸附在模具表面，加快了氮化的速度，因此当模具表面形成活性氧化膜后，氮化过程是非常稳定的。
在氮化处理过程中，通入氨气方式为脉冲式充气，每次通气前先抽真空，以排除已分解的气体，每次脉冲循环，都是在真空状态下将定量的氨气均匀通入氮化炉内，通过设置频率或调整充气时间来达到调整脉冲宽度，依“真空-脉冲式充气-真空-脉冲式充气”循环充气，控制了氮化炉内的氨分解率，达到控制分解的活性氮的含量，以保持相对恒定的氮势比例。
无论是预氧化还是氮化过程中，都需要随时保持模具在均匀温度条件下，在本实施例中，氮化炉内设置大流量风扇，使其一直处于循环流动的气氛中，能控制模具在氮化处理过程中的形变，同时保证模具在同一温度条件下，渗入氮原子具有相同的扩散速率，使白亮层深结构组织均匀分布。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形。
Claims (5)
1.一种热锻模具表面的氮化工艺，其特征在于，在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的氧化膜，包括以下步骤：
（1）将热锻模具放入氮化炉后密封，氮化炉内为常温常压的空气；
（2）启动氮化炉内的加热设备，以10℃/min升温效率均匀加热至450℃并保温1-2小时；
（3）步骤（2）完成后以10℃/min升温效率继续均匀加热至520℃-550℃后进行渗氮；
（4）渗氮完成后关闭加热设备，以5℃/min降温效率冷却至常温后出炉。
2.如权利要求1所述的一种热锻模具表面的氮化工艺，其特征在于，所述渗氮过程包括前后两个阶段：
（a）第一阶段:往氮化炉内以3500-4000L/h流量均匀通入氨气，持续18-20小时；
（b）第二阶段：将氮化炉降温至480℃并保温2小时，期间以2000-3000L/h流量均匀通入氨气。
3.如权利要求1或2所述的一种热锻模具表面的氮化工艺，其特征在于，所述氮化炉内的温度是均匀的。
4.如权利要求3所述的一种热锻模具表面的氮化工艺，其特征在于，所述渗氮过程的通入氨气方式为脉冲式充气，每次通气前先抽真空。
5.如权利要求4所述的一种热锻模具表面的氮化工艺，其特征在于，所述加热设备为热交换机。
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| CN (1) | CN109811297A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110541140A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-12-06 | 爱柯迪股份有限公司 | 一种模具氮化工艺 |
| CN114058809A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 辽宁五一八内燃机配件有限公司 | 一种锻件模具热处理方法 |
| CN114774840A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-07-22 | 江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司 | 粉末冶金制品的氮化工艺方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050106534A (ko) * | 2004-05-04 | 2005-11-10 | 주식회사 케이피티 | 압력조절이 자유로운 철계 금속의 저온/저압 가스산질화 방법 |
| EP1930464A1 (en) * | 2005-09-08 | 2008-06-11 | Nissan Motor Company Limited | Transition metal nitride, fuel cell separator, fuel cell stack, fuel cell vehicle, method for producing transition metal nitride, and method for producing fuel cell separator for fuel cells |
| CN101886241A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | 上海纳铁福传动轴有限公司 | 金属热处理氮化工艺 |
| CN103233196A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-07 | 常州大学 | 一种齿轮钢快速离子氮化方法 |
| CN105369189A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 太仓久信精密模具股份有限公司 | 一种用于h13模具钢的氮化工艺 |
| CN106661712A (zh) * | 2014-07-11 | 2017-05-10 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于氮化燃料喷射系统的构件的方法 |
-
2017
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050106534A (ko) * | 2004-05-04 | 2005-11-10 | 주식회사 케이피티 | 압력조절이 자유로운 철계 금속의 저온/저압 가스산질화 방법 |
| EP1930464A1 (en) * | 2005-09-08 | 2008-06-11 | Nissan Motor Company Limited | Transition metal nitride, fuel cell separator, fuel cell stack, fuel cell vehicle, method for producing transition metal nitride, and method for producing fuel cell separator for fuel cells |
| CN101886241A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | 上海纳铁福传动轴有限公司 | 金属热处理氮化工艺 |
| CN103233196A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-07 | 常州大学 | 一种齿轮钢快速离子氮化方法 |
| CN106661712A (zh) * | 2014-07-11 | 2017-05-10 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于氮化燃料喷射系统的构件的方法 |
| CN105369189A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 太仓久信精密模具股份有限公司 | 一种用于h13模具钢的氮化工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘岩: "模具钢气体氮化催渗工艺研究", 《万方学位论文数据库》 * |
| 唐殿福: "《热处理技术 上》", 28 February 2015 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110541140A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-12-06 | 爱柯迪股份有限公司 | 一种模具氮化工艺 |
| CN110541140B (zh) * | 2019-07-24 | 2022-02-11 | 爱柯迪股份有限公司 | 一种模具氮化工艺 |
| CN114058809A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 辽宁五一八内燃机配件有限公司 | 一种锻件模具热处理方法 |
| CN114774840A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-07-22 | 江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司 | 粉末冶金制品的氮化工艺方法 |
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