CN114059008B - 动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法 - Google Patents

动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，包括如下步骤：(1)首先对动、静铁芯进行超声波清洗；(2)将动、静铁芯装上工装；(3)在真空炉内进行等离子碳氮共渗处理。所述等离子碳氮共渗处理方法依次包括抽真空、真空升温、等离子碳氮共渗、真空降温四个阶段。本发明与现有的气体渗氮、液体渗氮处理方法相比，方法温度低，工件变形量小，保证了动、静铁芯的精密度；整个方法处理流程6‑9h，加上真空冷却不超过12h，处理时间短，效率高，节省时间；渗层硬度高，可达HV1300以上，耐磨性好；渗层脆性小，避免使用时开裂失效。

Description

动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法
技术领域：
本发明涉及电磁阀配件加工技术领域，尤其涉及一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法。
背景技术：
静铁芯和动铁芯是电磁阀里面产生电磁吸力的部件，通过外部线圈通电经过静铁芯、动铁芯实现磁力放大，进而实现电磁阀的开关。静铁芯是固定不动的、动铁芯会随着磁力和静铁芯相吸，不通电了，磁力消失，再用复位弹簧把动铁芯复位到原处，作为执行电磁阀动作特性的动、静铁芯，其使用寿命尤为关键。
影响动静铁芯的使用寿命的两个主要因素，其一就是静铁芯的磁性问题，其二就是耐磨性问题，一般常规的提升动静铁芯的耐磨性就是通过渗氮、渗碳、碳氮共渗等。
现有的渗氮等热处理多采用气体渗氮或者液体渗氮处理，但是这两种处理方法温度高，工件易产生变形，处理时间长，一般50-80h，处理后的硬度也不是特别高HV850-1100左右。
发明内容：
本发明的目的是提供一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，解决之前处理方法的处理时间长、处理温度高、工件容易变形、尺寸不容易精确控制、脆性大、容易开裂、耐磨性不是太好等问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，包括如下步骤：
S1、对动、静铁芯进行超声波清洗，
S2、将动、静铁芯装上工装，
S3、进行等离子碳氮共渗处理，包括如下步骤：
S31、抽真空：首先抽真空至20Pa以下；
S32、真空升温：真空升温采用四个阶段加热：
(1)第一阶段加热至100℃，偏压450-480V，压力40-50Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间30min；
(2)第二阶段加热至200-250℃，偏压450-480V，压力50-100Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间45min；
(3)第三阶段加热至350-450℃，偏压450-480V，压力120-180Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min，加热时间2h；
(4)第四阶段在350-450℃保温30min，偏压450-480V，压力200-250Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min；
(5)第五阶段加热至530℃，偏压480-500V，压力250-280Pa，N2流量0.35-0.5L/min，H2流量0.5-0.6L/min，CH4流量30-45ml/min，加热时间30min；
S33、等离子碳氮共渗：偏压500-520V，压力250-280Pa，N2流量0.4-0.6L/min，H2流量0.4-0.6L/min，CH4流量40-60ml/min，处理时间1-4h；
S34、真空降温：将等离子碳氮共渗后的动、静铁芯真空降温至150℃以下出炉。
在本发明一较佳实施例中，所述动、静铁芯为430F不锈钢。
本发明的有益效果是：
(1)处理速度快，不足24h(一般为气体渗氮时间的1/3～1/5)；
(2)渗层硬度高，可达HV1300以上，耐磨性增强；
(3)加热时间短，热效率高，无需外加热源，靠离子轰击加热，省能省气；
(4)渗层组织脆性小，易控(通过质量流量计，有效控制氮碳含量比，氢氮含量比，可获脆性小的e单相层或薄薄的韧性了相单相层或仅仅只有扩散层)：
(5)处理工件变形小(处理温度可降至400℃，加上阴极溅射部分抵消了渗氮膨胀)；
(6)渗层尺寸易精确控制；
(7)易实现局部渗氮(不需渗层部分可采用涂覆屏蔽)。
附图说明：
图1为本发明的动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法的工艺流程图；
图2为本发明的实施例一的静铁芯的金相图；
图3为本发明的实施例一的动铁芯的金相图；
图4为本发明的实施例二的静铁芯的金相图；
图5为本发明的实施例二的动铁芯的金相图；
图6为本发明的实施例三的静铁芯的金相图；
图7为本发明的实施例三的动铁芯的金相图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明提出一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，该处理方法主要包括超声波清洗、工装上夹和等离子碳氮共渗处理三个步骤，而等离子碳氮共渗处理包括抽真空、真空升温、离子碳氮共渗和真空降温四个阶段。
真空升温采用阶段升温的方法。首先抽真空至20Pa以下，然后经过真空升温过程，真空升温过程采用四阶段加热，第一阶段加热至100℃，偏压450-480V，压力40-50Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间30min；第二阶段加热至200-250℃，偏压450-480V，压力50-100Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间45min；第三阶段加热至350-450℃，偏压450-480V，压力120-180Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min，加热时间2h；第四阶段在350-450℃保温30min，偏压450-480V，压力200-250Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min；第五阶段加热至530℃，偏压480-500V，压力250-280Pa，N2流量0.35-0.5L/min，H2流量0.5-0.6L/min，CH4流量30-45ml/min，加热时间30min；接下来进行保温等离子碳氮共渗阶段，偏压500-520V，压力250-280Pa，N2流量0.4-0.6L/min，H2流量0.4-0.6L/min，CH4流量40-60ml/min，处理时间1-4h。
本发明的具体实施例一、实施例二、实施例三的各项数据如下表所示：
实施例一的静铁芯的金相图如图2所示，硬化层厚度为58μm，扩散层厚度为25μm，总厚度83μm，动铁芯的金相图如图3所示，硬化层厚度为98μm，扩散层厚度为20μm，总厚度118μm，测得静铁芯的表面硬度为1362HV、1394HV、1331HV，动铁芯的表面硬度为1303HV、1304HV、1364HV；
实施例二的静铁芯金相图如图4所示，硬化层厚度为61μm，扩散层厚度为20μm，总厚度81μm，动铁芯的金相图如图5所示，硬化层厚度为72μm，扩散层厚度为22μm，总厚度94μm，测得静铁芯的表面硬度为1365HV、1452HV、1306HV，动铁芯的表面硬度为1122HV、1491HV、1394HV；
实施例三的静铁芯金相图如图6所示，硬化层厚度为26μm，扩散层厚度为16μm，总厚度42μm，动铁芯的金相图如图7所示，硬化层厚度为33μm，扩散层厚度为18μm，总厚度51μm，测得静铁芯的表面硬度为1392HV、1331HV、1392HV，动铁芯的表面硬度为1420HV、1427HV、1277HV。
本发明与现有的气体渗氮、液体渗氮处理方法相比，具有如下优势：
现有的气体渗氮、液体渗氮处理方法整个处理流程约50-80h，温度较高，耗气量极大，有污染，表面会有白亮层(化合物层，很脆)；
本发明的整个处理流程6-9h，加上真空冷却不超过12h，处理时间短，节省时间；温度低，不易变形，真空加热，真空冷却，可以控制加热速度，使之均匀，变形量小；耗气量小，无污染；可以控制无白亮层，只有扩散层的渗层组织，渗层硬度高，可达HV1300以上，耐磨性好；脆性小，减少开裂失效。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (2)

1.一种动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对动、静铁芯进行超声波清洗，
S2、将动、静铁芯装上工装，
S3、进行等离子碳氮共渗处理，包括如下步骤：
S31、抽真空：首先抽真空至20Pa以下；
S32、真空升温：真空升温采用四个阶段加热：
(1)第一阶段加热至100℃，偏压450-480V，压力40-50Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间30min；
(2)第二阶段加热至200-250℃，偏压450-480V，压力50-100Pa，N2流量0.05-0.1L/min，H2流量0.3-0.5L/min，加热时间45min；
(3)第三阶段加热至350-450℃，偏压450-480V，压力120-180Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min，加热时间2h；
(4)第四阶段在350-450℃保温30min，偏压450-480V，压力200-250Pa，N2流量0.1-0.3L/min，H2流量0.4-0.6L/min；
(5)第五阶段加热至530℃，偏压480-500V，压力250-280Pa，N2流量0.35-0.5L/min，H2流量0.5-0.6L/min，CH4流量30-45ml/min，加热时间30min；
S33、等离子碳氮共渗：偏压500-520V，压力250-280Pa，N2流量0.4-0.6L/min，H2流量0.4-0.6L/min，CH4流量40-60ml/min，处理时间1-4h；
S34、真空降温：将等离子碳氮共渗后的动、静铁芯真空降温至150℃以下出炉。
2.根据权利要求1所述的动、静铁芯等离子碳氮共渗处理方法，其特征在于，所述动、静铁芯为430F不锈钢。
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