CN110819936B - 一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法 - Google Patents

一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种氨‑氮‑二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,涉及金属材料热处理技术领域,其包括将零部件放进炉内进行预热处理,预热处理完后充入氨气45‑55%、氮气40‑50%和二氧化碳4.5‑5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理和软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。本发明通过在预热处理完后充入氨气、氮气和二氧化碳进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。

Description

一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法
技术领域
本发明涉及金属材料热处理技术领域,特别是涉及一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法。
背景技术
部分零部件除要求高耐磨外,还要求有较高的抗腐蚀性能,传统软氮化工艺在井式气体渗碳炉或盐浴炉内进行,气体渗碳进行的软氮化硬度虽高,但气氛由煤油、甲醇和氨气制备,表面难以形成连续且较深的白亮层,因此,抗腐蚀性不足,通常表面颜色不均匀,外观不良,而盐浴炉进行的软氮化由于环境污染问题,已经逐步被替代。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,该氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法能够在零部件表面形成连续且较深的白亮层,增加抗腐蚀性和外观性。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
提供一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,包括以下步骤:
1)将零部件放进炉内进行预热处理;
2)预热处理完后充入氨气45-55%、氮气40-50%和二氧化碳4.5-5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理;
3)软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。在步骤2)中,预热处理完后充入氨气45-55%、氮气40-50%和二氧化碳4.5-5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在步骤3)中,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。
进一步的,在步骤2)中,进行软氮化处理的温度为550-600℃,软氮化处理的时间为4-8h。
进一步的,在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳,并进入降温处理阶段,当温度降为400-450℃时,立即停止充入氨气,当温度降为150-200℃时,立即停止充入氮气。
进一步的,在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳时,氮气保持充入量不变,氨气由占步骤2)中三种气体总和的45-55%降为占步骤2)中三种气体总和的40-50%。
进一步的,在步骤1)中,预热处理分为三阶段,第一阶段为将温度升温到300-350℃,第二阶段为将第一阶段的温度升温到400-450℃,第三阶段为将第二阶段的温度升温到软氮化处理温度。
进一步的,在步骤1)中,第一阶段升温到300-350℃时,保温2-6h。
进一步的,在步骤1)中,第二阶段升温到400-450℃时,保温2-6h。
进一步的,在步骤1)中,在第二阶段和第三阶段过程中,充入氨气的量为步骤2)中三种气体总和的40-50%。
进一步的,在步骤1)、步骤2)和步骤3)过程中还包括井式炉尾气处理。尾气处理为通过燃烧排放,由于尾气通过燃烧排放,因此,不会对大气产生污染。
本发明的有益效果:本发明的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,包括将零部件放进炉内进行预热处理,预热处理完后充入氨气45-55%、氮气40-50%和二氧化碳4.5-5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理和软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。本发明通过在预热处理完后充入氨气45-55%、氮气40-50%和二氧化碳4.5-5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,包括以下步骤:
1)将零部件放进炉内进行预热处理;
2)预热处理完后充入氨气45%、氮气50%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理;
3)软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。在步骤2)中,预热处理完后充入氨气45%、氮气50%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在步骤3)中,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。
在步骤2)中,进行软氮化处理的温度为550℃,软氮化处理的时间为4h。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳,并进入降温处理阶段,当温度降为400℃时,立即停止充入氨气,当温度降为150℃时,立即停止充入氮气。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳时,氮气保持充入量不变,氨气由占步骤2)中三种气体总和的45%降为占步骤2)中三种气体总和的40%。
在步骤1)中,预热处理分为三阶段,第一阶段为将温度升温到300℃,第二阶段为将第一阶段的温度升温到400℃,第三阶段为将第二阶段的温度升温到软氮化处理温度。
在步骤1)中,第一阶段升温到300℃时,保温2h。
在步骤1)中,第二阶段升温到400℃时,保温2h。
在步骤1)中,在第二阶段和第三阶段过程中,充入氨气的量为步骤2)中三种气体总和的40%。
在步骤1)、步骤2)和步骤3)过程中还包括井式炉尾气处理。尾气处理为通过燃烧排放,由于尾气通过燃烧排放,因此,不会对大气产生污染。
实施例2
本实施例的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,包括以下步骤:
1)将零部件放进炉内进行预热处理;
2)预热处理完后充入氨气55%、氮气40%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理;
3)软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。在步骤2)中,预热处理完后充入氨气55%、氮气40%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在步骤3)中,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。
在步骤2)中,进行软氮化处理的温度为600℃,软氮化处理的时间为8h。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳,并进入降温处理阶段,当温度降为450℃时,立即停止充入氨气,当温度降为200℃时,立即停止充入氮气。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳时,氮气保持充入量不变,氨气由占步骤2)中三种气体总和的45-55%降为占步骤2)中三种气体总和的50%。
在步骤1)中,预热处理分为三阶段,第一阶段为将温度升温到350℃,第二阶段为将第一阶段的温度升温到450℃,第三阶段为将第二阶段的温度升温到软氮化处理温度。
在步骤1)中,第一阶段升温到350℃时,保温6h。
在步骤1)中,第二阶段升温到450℃时,保温6h。
在步骤1)中,在第二阶段和第三阶段过程中,充入氨气的量为步骤2)中三种气体总和的50%。
在步骤1)、步骤2)和步骤3)过程中还包括井式炉尾气处理。尾气处理为通过燃烧排放,由于尾气通过燃烧排放,因此,不会对大气产生污染。
实施例3
本实施例的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,包括以下步骤:
1)将零部件放进炉内进行预热处理;
2)预热处理完后充入氨气50%、氮气45%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理;
3)软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气。在步骤2)中,预热处理完后充入氨气50%、氮气45%和二氧化碳5%的气体比例的气体进行软氮化处理,能够使零部件的表面形成一层防护层,提高零部件的硬度和防腐性,在步骤3)中,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气,能够降低零部件的变形量,同时获得均匀一致的银白色表面,从而提高零部件的硬度、抗腐蚀性和外观性。
在步骤2)中,进行软氮化处理的温度为575℃,软氮化处理的时间为6h。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳,并进入降温处理阶段,当温度降为425℃时,立即停止充入氨气,当温度降为175℃时,立即停止充入氮气。
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳时,氮气保持充入量不变,氨气由占步骤2)中三种气体总和的50%降为占步骤2)中三种气体总和的45%。
在步骤1)中,预热处理分为三阶段,第一阶段为将温度升温到325℃,第二阶段为将第一阶段的温度升温到425℃,第三阶段为将第二阶段的温度升温到软氮化处理温度。
在步骤1)中,第一阶段升温到325℃时,保温4h。
在步骤1)中,第二阶段升温到425℃时,保温4h。
在步骤1)中,在第二阶段和第三阶段过程中,充入氨气的量为步骤2)中三种气体总和的45%。
在步骤1)、步骤2)和步骤3)过程中还包括井式炉尾气处理。尾气处理为通过燃烧排放,由于尾气通过燃烧排放,因此,不会对大气产生污染。
实验例
现针对背景技术提到的传统软氮化工艺和本发明的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,使用42CrMo材料运用两种工艺进行多次随炉试样结果分析,所得结果如下表所示:
方法 表面硬度HV0.2 白亮层深度/um 中性盐雾试验/h 表面颜色
传统工艺 630-670 1-3,不连续 24-36 灰黑色
实施例1 670-700 3-5,连续 36-43 银白色
实施例2 700-710 6-8,连续 42-48 银白色
实施例3 690-710 5-6,连续 40-45 银白色
表1
由表1可知,经过多次实验,本发明的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法处理后的42CrMo材料,其表面硬度比传统软氮化工艺提高20-30HV1,且表面白亮层连续,深度大于3um,防腐性比传统软氮化工艺提高一倍以上,表面颜色均匀一致,呈现银白色,应用效果显著。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将零部件放入井式炉内进行预热处理;
2)预热处理完后充入氨气45-55%、氮气40-50%和二氧化碳4.5-5.5%的气体比例的气体进行软氮化处理;
3)软氮化处理完后进行降温处理,降温处理过程中依次停止充入二氧化碳、氨气和氮气;
在步骤2)中,进行软氮化处理的温度为550-600℃,软氮化处理的时间为4-8h;
在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳,并进入降温处理阶段,当温度降为400-450℃时,立即停止充入氨气,当温度降为150-200℃时,立即停止充入氮气;
在步骤1)中,预热处理分为三阶段,第一阶段为将温度升温到300-350℃,第二阶段为将第一阶段的温度升温到400-450℃,第三阶段为将第二阶段的温度升温到软氮化处理温度。
2.如权利要求1所述的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:在步骤3)中,软氮化处理完后立即停止充入二氧化碳时,氮气保持充入量不变,氨气由占步骤2)中三种气体总和的45-55%降为占步骤2)中三种气体总和的40-50%。
3.如权利要求2所述的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:在步骤1)中,第一阶段升温到300-350℃时,保温2-6h。
4.如权利要求2所述的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:在步骤1)中,第二阶段升温到400-450℃时,保温2-6h。
5.如权利要求2所述的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:在步骤1)中,在第二阶段和第三阶段过程中,充入氨气的量为步骤2)中三种气体总和的40-50%。
6.如权利要求1所述的一种氨-氮-二氧化碳气氛的防腐软氮化工艺方法,其特征在于:在步骤1)、步骤2)和步骤3)过程中还包括井式炉尾气处理。
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