CN113088867A - 一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，属于热处理工艺技术领域，能够解决现有的渗碳淬火工艺的进炉降温与升温工艺过于简单，且存在热处理生产周期长，生产效率低，能耗较大等问题。该热处理方法包括：低温渗氮处理、高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理、随炉降温与均热处理、淬火与清洗处理、低温回火处理和出炉空冷等。本发明具有操作简便、生产周期短、效率高、能耗低等特点。本发明能够应用于金属零部件热处理工艺方面。
Description
技术领域
本发明属于热处理工艺技术领域，尤其涉及一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法。
背景技术
金属零部件是机械行业机械的基本结构和性能部件，要求其具有较高的表面硬度、耐磨性以及较高的心部强度和韧性，同时又能承受一定的交变应力，因此需要经过特定工艺流程的热处理，使其具有表面的高硬度、高的耐磨性、抗疲劳性、高尺寸精度等性能。
渗碳淬火是一种常见的金属零部件热处理工艺，该工艺可以使渗过碳的零件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。目前，现有的渗碳淬火工艺一般包括：进渗碳炉升温渗碳、出炉后冷却、清洗、低温回火、出炉冷却等工序，但由于现有的渗碳淬火工艺的进炉降温与升温工艺过于简单，且存在热处理生产周期长，生产效率低，能耗较大等缺陷。因此，如何通过优化热处理工艺，研发出一种操作简便、生产周期短、效率高的金属零部件热处理工艺是解决上述问题的关键。
发明内容
本发明针对现有的渗碳淬火工艺的进炉降温与升温工艺过于简单，且存在热处理生产周期长，生产效率低，能耗较大等缺陷，提出一种具有操作简便、生产周期短、效率高、能耗低等特点的金属零部件的热处理方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，所述热处理方法包括：低温渗氮处理、高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理、随炉降温与均热处理、淬火与清洗处理、低温回火处理和出炉空冷，且在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇；
所述低温渗氮处理是将初始炉温设定为850-950℃，金属零部件进渗碳炉后进行低温渗氮处理，并向炉内通入氨气和甲醇。
作为优选，所述低温渗氮处理具体为：金属零部件进渗氮炉后炉温从850-950℃开始进行降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为5-50L/min、甲醇流量为45-60mL/min的方式通入炉内，待炉温升至850-900℃时，停止通入氨气，甲醇保持45-60mL/min的流量持续通入炉内。
作为优选，所述降温与升温处理的总时长为50-150min。
作为优选，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.9％-1.2％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min，所述高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理均在850-950℃条件下进行。
作为优选，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
作为优选，所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
作为优选，所述随炉降温与均热处理为经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃，然后进行均热处理，随后出炉；
所述均热处理过程中富化气流量为3-6L/min，甲醇流量为45-60mL/min，均热处理时间为30-90min。
作为优选，所述淬火与清洗处理为经随炉降温与均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件，其中，入油淬火的油温为60-150℃，清洗液的温度为55-90℃。
作为优选，所述低温回火处理为经淬火与清洗处理后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火处理的条件为150-220℃，保温100-500min。
作为优选，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，通过将低温渗氮处理工艺与高温渗碳工艺有机结合起来，并将其添加至高温渗碳处理工艺之前，能使得活性氮原子渗入工件表面，且由于氮原子直径大于碳原子直径，氮原子先行渗入金属零部件基体，可为后续的碳原子渗入提前打开通道，以提高渗碳阶段的碳原子渗入基体的速度，有效缩短热处理周期；
2、本发明提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，先对金属零部件进行低温渗氮处理，然后当达到渗碳温度时，已经渗入基体内部的氮原子，发生双向位移，工件次表层的氮原子在高温下结合成氮分子，逃离金属基体，又为碳原子提供快速渗入金属基体的通道，再次加快碳原子渗入速度和在基体内的扩散速度，而工件次表层以内的氮原子，将通过浓度扩散和后续碳原子渗入的推动作用，继续向基体内部渗入，最终形成金属化合物，固溶在金属基体内，然后金属零部件经渗碳、淬火处理后，金属渗层内得到含氮马氏体，可有效提高渗层内的显微硬度，进一步提高其耐磨性、疲劳强度和抗蚀性能，产品的综合性能良好；
3、本发明提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，经低温渗氮处理后，氮元素以金属化合物形式固溶在金属基体内，对晶界起到钉扎作用，也能起到细化晶粒，组织晶粒异常长大的作用，进一步强化了金属零部件基体的强韧性能；
4、本发明提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，由于低温渗氮处理工艺的加入明显提高了碳的渗入和扩散速度，可有效缩短工艺周期1/4-1/3以上，不仅提高了生产效率，还能大幅降低热处理能耗。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的低温渗氮-高温渗碳的热处理工艺流程图；
图2为本发明实施例所提供的常规渗碳淬火工艺流程图；
图3为本发明实施例所提供的对比例1的金属零部件渗碳层深度金相图；
图4为本发明实施例所提供的实施例1的金属零部件渗碳层深度金相图；
图5为本发明实施例所提供的实施例2的金属零部件渗碳层深度金相图；
图6为本发明实施例所提供的实施例3的金属零部件渗碳层深度金相图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明实施例提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，所述热处理方法包括：低温渗氮处理、高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理、随炉降温与均热处理、淬火与清洗处理、低温回火处理和出炉空冷，且在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇；
所述低温渗氮处理是将初始炉温设定为850-950℃，金属零部件进渗碳炉后进行低温渗氮处理，并向炉内通入氨气和甲醇。
在上述实施例所述的技术方案中，本发明实施例将低温渗氮工艺与高温渗碳工艺有机结合起来，并将其设置于高温渗碳强渗处理步骤前，能使得活性氮原子渗入工件表面，且由于氮原子直径大于碳原子直径，氮原子先行渗入金属零部件基体，可为后续的碳原子渗入提前打开通道，以提高渗碳阶段的碳原子渗入基体的速度，有效缩短热处理周期。
本发明实施例所提供的热处理工艺以“先渗氮处理+后高温渗碳处理”能够提高工件渗碳速度的作用机理在于：先对金属零部件进行低温渗氮处理，然后当达到渗碳温度时，已经渗入基体内部的氮原子，发生双向位移，工件次表层的氮原子在高温下结合成氮分子，逃离金属基体，又为碳原子提供快速渗入金属基体的通道，再次加快碳原子渗入速度和在基体内的扩散速度，而工件次表层以内的氮原子，将通过浓度扩散和后续碳原子渗入的推动作用，继续向基体内部渗入，最终形成金属化合物，固溶在金属基体内，然后金属零部件经渗碳、淬火处理后，金属渗层内得到含氮马氏体，可有效提高渗层内的显微硬度，进一步提高其耐磨性、疲劳强度和抗蚀性能，产品的综合性能良好；
在一优选实施例中，所述低温渗氮处理具体为：金属零部件进渗氮炉后炉温从850-950℃开始进行降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为5-50L/min、甲醇流量为45-60mL/min的方式通入炉内，待炉温升至850-900℃时，停止通入氨气，甲醇保持45-60mL/min的流量持续通入炉内。
在上述优选实施例中，降温与升温处理过程中的氨气流量可选取5L/min、10L/min、15L/min、20L/min、25L/min、30L/min、35L/min、40L/min、45L/min、50L/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流量可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述降温与升温处理的总时长为50-150min。
在一优选实施例中，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.9％-1.2％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min，所述高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理均在850-950℃条件下进行。
在上述优选实施例中，高温渗碳强渗处理的碳势可选取0.9％、1.0％、1.1％、1.2％或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，高温渗碳扩散处理的碳势可选取0.70％、0.75％、0.80％、0.85％或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，高温渗碳强渗处理和扩散处理的渗碳时间具体可选取80min、90min、100min、150min、200min、210min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理的温度具体可选取850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
在上述优选实施例中，高温渗碳强渗处理中的富化气初始流量可选取5L/min、6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流量可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
在上述优选实施例中，高温渗碳扩散处理中的富化气初始流量可选取5L/min、6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流量可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述随炉降温与均热处理为经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃，然后进行均热处理，随后出炉；
在上述优选实施例中，随炉降温降至的温度具体可选用800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内；
所述均热处理过程中富化气流量为3-6L/min，其流量具体可选取3L/min、4L/min、5L/min、6L/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，甲醇流量为45-60mL/min，其流量具体可选取45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，均热处理时间为30-90min，其时间具体可选取30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述淬火与清洗处理为经随炉降温与均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件，其中，所述入油淬火的油温为60-150℃，油温具体可选取60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，清洗液的温度为55-90℃，其温度具体可选取55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述低温回火处理为经淬火与清洗处理后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，其中，所述低温回火处理的条件为150-220℃，其温度具体可选取150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内，保温100-500min，保温时间具体可选取100min、120min、200min、300min、400min、480min、500min或根据实际需要选取上述限定范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，下面将结合具体实施例进行描述。
对比例1
本对比例提供了一种常规金属零部件的热处理方法，具体为：
(1)降温与升温处理：设定初始炉温为930℃，金属零部件进渗碳炉后炉温从930℃开始降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以甲醇流量为50mL/min的方式通入炉内，降温与升温处理的总时长为120min；
(2)高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理：经低降温与升温处理后的金属零部件在930℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.05％，渗碳时间为210min，扩散处理的碳势为0.75％，渗碳时间为120min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流量均为5L/min，待二者的碳势分别稳定在1.05％、0.75％时，再将丙烷流量降至4L/min，并控制甲醇流量为45mL/min；
(3)随炉降温、均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至840℃，然后进行均热处理，均热处理时间为30min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流量为3L/min，甲醇流量为45mL/min，随后出炉；
(4)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火淬火油温为60℃，并使用55℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(5)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火条件为180℃，保温180min，然后出炉空冷，即完成金属零部件的热处理过程。
实施例1
本实施例提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，具体包括如下步骤：
(1)低温渗氮处理：设定初始炉温为930℃，金属零部件进渗碳炉后炉温从930℃开始降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为10L/min、甲醇流量为45mL/min的方式通入炉内，待炉温回升至850℃时，停止通入氨气，甲醇保持45mL/min的流量持续通入炉内，降温与升温处理的总时长为120min；
(2)高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理：经低温渗氮处理后的金属零部件在930℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.05％，渗碳时间为210min，扩散处理的碳势为0.75％，渗碳时间为120min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流量均为5L/min，待二者的碳势分别稳定在1.05％、0.75％时，再将丙烷流量降至4L/min，并控制甲醇流量为45mL/min；
(3)随炉降温、均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800℃，然后进行均热处理，均热处理时间为30min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流量为3L/min，甲醇流量为45mL/min，随后出炉；
(4)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火淬火油温为60℃，并使用55℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(5)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火条件为180℃，保温180min，然后出炉空冷，即完成金属零部件的热处理过程。
实施例2
本实施例提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，具体包括如下步骤：
(1)低温渗氮处理：设定初始炉温为930℃，金属零部件进渗碳炉后炉温从930℃开始降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为20L/min、甲醇流量为45mL/min的方式通入炉内，待炉温回升至880℃时，停止通入氨气，甲醇保持45mL/min的流量持续通入炉内，降温与升温处理的总时长为120min；
(2)高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理：经低温渗氮处理后的金属零部件在930℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.05％，渗碳时间为210min，扩散处理的碳势为0.75％，渗碳时间为120min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流量均为5L/min，待二者的碳势分别稳定在1.05％、0.75％时，再将丙烷流量降至4L/min，并控制甲醇流量为45mL/min；
(3)随炉降温、均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800℃，然后进行均热处理，均热处理时间为30min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流量为3L/min，甲醇流量为45mL/min，随后出炉；
(4)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火淬火油温为60℃，并使用55℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(5)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火条件为180℃，保温180min，然后出炉空冷，即完成金属零部件的热处理过程。
实施例3
本实施例提供了一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，具体包括如下步骤：
(1)低温渗氮处理：设定初始炉温为930℃，金属零部件进渗碳炉后炉温从930℃开始降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为30L/min、甲醇流量为45mL/min的方式通入炉内，待炉温回升至930℃时，停止通入氨气，甲醇保持45mL/min的流量持续通入炉内，降温与升温处理的总时长为120min；
(2)高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理：经低温渗氮处理后的金属零部件在930℃条件下，进行高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理，其中，高温渗碳强渗处理和扩散处理的条件为：强渗处理的碳势为1.05％，渗碳时间为210min，扩散处理的碳势为0.75％，渗碳时间为120min，强渗处理和扩散处理的全程均通入丙烷和甲醇，丙烷的初始流量均为5L/min，待二者的碳势分别稳定在1.05％、0.75％时，再将丙烷流量降至4L/min，并控制甲醇流量为45mL/min；
(3)随炉降温、均热处理：经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800℃，然后进行均热处理，均热处理时间为30min，均热处理过程中全程通入丙烷和甲醇，其中，丙烷流量为3L/min，甲醇流量为45mL/min，随后出炉；
(4)淬火与清洗：经均热处理后的金属零部件入油淬火淬火油温为60℃，并使用55℃的清洗液清洗淬火后的金属零部件表明的油渍；
(5)低温回火、出炉空冷：将清洗后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火条件为180℃，保温180min，然后出炉空冷，即完成金属零部件的热处理过程。
性能测试
本发明还对上述热处理方法后得到的金属零部件进行了多项性能测试，具体测试方法及结果如下：
(1)测试方法：使用金相显微镜100倍观察渗碳层深度；
(2)测试结果：
表1各实施例与对比例处理后的金属零部件性能测试结果统计
| 测试方法 | 渗碳层深度 | |
| 实施例1 | 使用金相显微镜100倍观察渗碳层深度 | 1.393mm |
| 实施例2 | 使用金相显微镜100倍观察渗碳层深度 | 1.447mm |
| 实施例3 | 使用金相显微镜100倍观察渗碳层深度 | 1.488mmm |
| 对比例1 | 使用金相显微镜100倍观察渗碳层深度 | 0.942mm |
在上表数据的基础上结合附图3-6可知，利用对比例1所述的常规渗碳淬火热处理工艺处理后的金属零部件渗碳层深度不理想，而利用本发明实施例所提供的“低温渗氮-高温渗碳的热处理工艺”后的金属零部件渗碳层深度理想，且该工艺操作简便、生产周期短、效率高、能耗低等特点，在金属零部件热处理工艺方面有广阔的应用前景。
Claims (10)
1.一种提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括：低温渗氮处理、高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理、随炉降温与均热处理、淬火与清洗处理、低温回火处理和出炉空冷，且在所述高温渗碳强渗处理、高温渗碳扩散处理和均热处理过程中，全程通入富化气和甲醇；
所述低温渗氮处理是将初始炉温设定为850-950℃，金属零部件进渗碳炉后进行低温渗氮处理，并向炉内通入氨气和甲醇。
2.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述低温渗氮处理具体为：金属零部件进渗氮炉后炉温从850-950℃开始进行降温与升温处理，并在降温与升温处理过程中以氨气流量为5-50L/min、甲醇流量为45-60mL/min的方式通入炉内，待炉温升至850-900℃时，停止通入氨气，甲醇保持45-60mL/min的流量持续通入炉内。
3.根据权利要求2所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述降温与升温处理的总时长为50-150min。
4.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述高温渗碳强渗处理的碳势为0.9％-1.2％，渗碳时间为80-210min，高温渗碳扩散处理的碳势为0.70％-0.85％，渗碳时间为80-210min，所述高温渗碳强渗处理和高温渗碳扩散处理均在850-950℃条件下进行。
5.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述高温渗碳强渗处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
6.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述高温渗碳扩散处理过程中富化气的初始流量为5-10L/min，待碳势稳定20-30min后，再将富化气的流量降至4-6L/min，甲醇始终保持45-60mL/min的流量持续通入。
7.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述随炉降温与均热处理为经高温渗碳扩散处理后的金属零部件随炉降温至800-900℃，然后进行均热处理，随后出炉；
所述均热处理过程中富化气流量为3-6L/min，甲醇流量为45-60mL/min，均热处理时间为30-90min。
8.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述淬火与清洗处理为经随炉降温与均热处理后的金属零部件入油淬火，并使用清洗液清洗淬火后的金属零部件，其中，入油淬火的油温为60-150℃，清洗液的温度为55-90℃。
9.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述低温回火处理为经淬火与清洗处理后的金属零部件转入回火炉中进行低温回火处理，低温回火处理的条件为150-220℃，保温100-500min。
10.根据权利要求1所述的提高金属零部件渗碳速度的热处理方法，其特征在于，所述富化气选自甲烷、丙烷、煤油、丙酮或丙烯中的任意一种。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2014170566A1 (fr) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Procede de traitement thermochimique comportant une unique phase de nitruration avant une cementation |
| CN109097533A (zh) * | 2018-10-25 | 2018-12-28 | 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司 | 一种中大模数齿轮的热处理方法 |
| CN110306150A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-08 | 克恩-里伯斯(太仓)有限公司 | 一种固溶渗氮方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014170566A1 (fr) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Procede de traitement thermochimique comportant une unique phase de nitruration avant une cementation |
| CN109097533A (zh) * | 2018-10-25 | 2018-12-28 | 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司 | 一种中大模数齿轮的热处理方法 |
| CN110306150A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-08 | 克恩-里伯斯(太仓)有限公司 | 一种固溶渗氮方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王传雄等: "非平衡态原始组织渗扩氮亚温淬火", 《热加工工艺》 * |
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