CN115125477A - 一种复合渗氮热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于渗氮热处理工艺技术领域，具体涉及一种复合渗氮热处理工艺，将工件预热处理，将预热后的工件加热,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理；将回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热、保温，冷却后煮去残盐。采用渗氮热处理和硼砂浴复合的方式对工件进行处理，其中渗氮热处理过程中与盐浴并行，有效增加渗氮层的厚度，溶解在硼砂浴中的铬和铌与钢铁工件基体中往外扩散的碳原子,在钢铁工件表面反应结合成碳化被覆层，具有极高的硬度,赋予工件优良的耐磨、耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及渗氮热处理工艺技术领域，具体领域为一种复合渗氮热处理工艺。
背景技术
渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。
渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬，这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力。
现有的渗氮工艺，在工件内形成单层合金氮化物，对于工件硬度及耐磨损方面有待提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合渗氮热处理工艺以解决上述背景技术中提到的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：其方法包括如下步骤：
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为300-320℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至500-520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理；
步骤3：
使用60-70℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为500-600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
优选的，步骤2中，盐浴氯化钠浓度为37％-45％。
优选的，步骤2中，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面。
优选的，步骤4中，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％。
优选的，步骤4中，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％。
优选的，步骤4中，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％。
本发明的有益效果是：
采用渗氮热处理和硼砂浴复合的方式对工件进行处理，其中渗氮热处理过程中与盐浴并行，有效增加渗氮层的厚度，从而提高工件的使用寿命，在硼砂浴中，氟化钠与硼砂共同形成硼砂盐浴，浴体沸点提升，铝和碳化硼作为还原剂，保持溶解在硼砂浴中的金属原子不被氧化,溶解在硼砂浴中的铬和铌与钢铁工件基体中往外扩散的碳原子,在钢铁工件表面反应结合成碳化被覆层，具有极高的硬度,赋予工件优良的耐磨、耐蚀性能，渗氮热处理和硼砂浴复合的处理方式使得钢铁工件寿命得到延长。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
实施例1
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为300℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至500℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴中氯化钠浓度为40％，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
步骤3：
使用60℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为500℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
实施例2
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为320℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴中氯化钠浓度为37％，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
步骤3：
使用70℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
实施例3
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为320℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴中氯化钠浓度为45％，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
步骤3：
使用70℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
实施例4：
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为300℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴中氯化钠浓度为40％，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
步骤3：
使用60℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为500℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
实施例5：
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为320℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴中氯化钠浓度为40％，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
步骤3：
使用70℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
对比例1：
现有技术中的渗氮工艺，将与实施例中相同的工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热850℃，保温3h，氨气热分解产生活性氮原子吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内。
对比例2：
步骤1-3与实施例5相同，无步骤4
对比例3：
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为320℃，保温1h；
步骤2：
将工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤3：
将步骤2回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
对实施例1-5及对比例1-3所处理的工件进行检测，检测结果如下：
实施例1-5及对比例1-3所处理的工件制作成相同形状模具使用，实施例1-5所制备的模具经冲压使用1000次模具膛无形变，对比例1-3分别经过500次、600次和700次即出现磨损和飞边的情况。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：其方法包括如下步骤：
步骤1：
将工件预热处理，预热温度为300-320℃，保温1h；
步骤2：
将经步骤1预热后的工件加热至500-520℃，保温2h,然后将工件放入熔融盐槽进行盐浴，盐浴时间为2h，在工件盐浴过程中，向盐浴槽内通入氮源，保持盐浴过程的同时进行渗氮处理；
步骤3：
使用60-70℃的水对经步骤2处理后的工件进行清洗，清洗后的工件放入回火炉，工件在回火炉中进行连续降温,然后出炉空冷至室温；
步骤4：
将步骤3回火后的工件加入至硼砂浴槽中，向硼砂浴中加入铝、碳化硼及金属粉，将硼砂浴槽放置于电炉中进行加热，加热温度为500-600℃，保温3h，冷却后煮去残盐。
2.根据权利要求1所述的一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：步骤2中，盐浴氯化钠浓度为37％-45％。
3.根据权利要求2所述的一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：步骤2中，当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：步骤4中，硼砂浴还包括氟化钠，氟化钠质量分数为10％。
5.根据权利要求4所述的一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：步骤4中，铝质量分数为6％、碳化硼质量分数为6％。
6.根据权利要求4所述的一种复合渗氮热处理工艺，其特征在于：步骤4中，金属粉为铬和铌的混合物，其中铬质量分数为8％、铬质量分数为10％。
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2022
- 2022-06-29 CN CN202210758288.3A patent/CN115125477A/zh active Pending
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