CN117488046A - 一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置及其方法，包括底座，所述底座的上端面上设有氮化炉和热处理炉，所述热处理炉的上端面上设有工作口，所述工作口内设有隔离塞，所述隔离塞与氮化炉的开口呈匹配设置，所述隔离塞上设有密封口，所述密封口内滑动连接有密封柱，所述密封柱内设有工作腔，所述隔离塞远离底座的一侧壁上固定连接有升降机，所述升降机上设有升降轴，所述升降轴远离升降机的一端贯穿密封柱设置，所述升降轴远离升降机的一端固定连接有锥形块，所述锥形块滑动连接在工作腔内设置，所述升降轴上固定连接有升降盘，所述升降盘的上端面上固定连接有升降弹簧。本发明中可以更高效的完成更耐磨的60NiTi合金生产处理工作。
Description
技术领域
本发明涉及60NiTi合金生产技术领域，尤其涉及一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置及其方法。
背景技术
近几年，我国在深海采集与深空探测等方面迅速发展。无论是深海采集中的机械臂还是深空探测中的空间站都是复杂机械部件的集合体，而轴承则是其中最常见部件。在这种高振动、强冲击、强腐蚀等严苛服役环境下，对高性能新型功能材料提出更高的要求。最近研究发现，与传统工具钢、不锈钢等轴承材料(如M50、440C)相比，60NiTi合金因具有弹性模量低(～100GPa)、硬度高(58-62RC)、密度低(6.71g/cc)、大的可恢复应变(5％)、比强度高、无磁性、尺寸稳定性好、耐腐蚀性强且具有良好的可润滑性等诸多优点，而成为可长寿命服役高端轴承的理想材料。
尽管如此，60NiTi合金的抗磨损性能却远不如传统的工具钢和不锈钢等轴承材料，这在一定程度上限制其应用与发展。因此，亟需新方法和新原理进一步提高60NiTi合金的耐磨性，以促进其广泛应用。
为此，我们提出一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置及其方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，包括底座，所述底座的上端面上设有氮化炉和热处理炉，所述热处理炉的上端面上设有工作口，所述工作口内设有隔离塞，所述隔离塞与氮化炉的开口呈匹配设置，所述隔离塞上设有密封口，所述密封口内滑动连接有密封柱，所述密封柱内设有工作腔，所述隔离塞远离底座的一侧壁上固定连接有升降机，所述升降机上设有升降轴，所述升降轴远离升降机的一端贯穿密封柱设置，所述升降轴远离升降机的一端固定连接有锥形块，所述锥形块滑动连接在工作腔内设置，所述升降轴上固定连接有升降盘，所述升降盘的上端面上固定连接有升降弹簧，所述升降弹簧远离升降盘的一端固定连接在工作腔的内壁上设置，所述密封柱的远离升降机的一端固定连接有密封盖，所述密封柱上设有多个呈相互对称设置的连接组件，所述底座上设有控制组件，所述热处理炉上设有工作组件。
优选的，所述控制组件包括固定连接在底座上的支撑座，所述支撑座靠近氮化炉和热处理炉的一侧壁上设有升降口，所述升降口内滑动连接有升降座，所述支撑座远离底座的一侧壁上设有液压缸，所述液压缸上设有液压柱，所述液压柱远离液压缸的一端贯穿支撑座固定连接在升降座上设置，所述升降座远离底座的一侧壁上设有旋转电机，所述旋转电机上设有旋转轴，所述旋转轴远离旋转电机的一端贯穿升降座设置，所述旋转轴远离旋转电机的一端固定连接有旋转杆，所述旋转杆远离旋转轴的一端固定连接有连接架。
优选的，所述连接组件包括设置在工作腔侧壁上的挤压口，所述挤压口内滑动连接有挤压块，所述挤压口的一侧壁上设有复位槽，所述复位槽内滑动连接有复位块，所述复位块固定连接在挤压块上设置，所述复位块的一侧壁上固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧远离复位块的一端固定连接在复位槽的内壁上设置，所述挤压块与锥形块呈匹配设置。
优选的，所述工作组件包括设置在热处理炉一侧壁上的放置口，所述放置口内设有加热设备，所述加热设备远离放置口的一侧壁上设有控制面板，所述热处理炉靠近放置口的一侧内壁上设有加热板，所述加热设备靠近加热板的一端设有加热端，所述加热端远离加热设备的一端贯穿热处理炉固定连接在加热板上设置，所述热处理炉的内壁上固定连接有放置网板，所述放置网板靠近加热板设置，所述放置网板上设有石英工作管，所述密封盖与石英工作管呈匹配设置。
优选的，所述升降口呈T形状设置，所述升降座也呈T形状设置，所述升降座的形状与升降口呈匹配设置。
一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理方法，包括以下步骤：
S1、以海绵钛和电解镍为原材料，按照化学成分为60NiTi(质量比)的配比配制总质量为100g的60NiTi合金，配料之前将原材料放入乙醇中进行清洗，以去除杂质；
S2、随后，按照低熔点镍材料置于底部，高熔点海绵钛放在上边的原则将配好的原材料置于真空电弧熔炼炉坩埚中，熔炼合金之前，对炉体进行抽真空处理，至10-3Pa，然后，在真空电弧熔炼炉中冲入一定量的高纯氩气(0.5Pa)，将原材料在电弧作用下重复熔炼5次制备获得成分均匀的60NiTi合金铸锭，为了保证化学成分的均匀性，每次熔炼结束后都进行180度翻转，将熔炼获得的合金铸锭采用线切割加工方式加工出尺寸为40mm×20mm×2mm的长方向薄片；
S3、将切割后的试样密封在真空石英管中，并将其放在热护理炉中做固溶处理，900℃/6h，将固溶处理后的试样直接放入冰水混合物中并砸碎石英管，将固溶处理后的试样依次采用#400，#800，#1500及#2500砂纸打磨抛光，最后并在金刚石抛光液的辅助下对试样一个表面进行最终精抛光处理；
S4、将处理干净的试样置于型号为LDMC-30F的脉冲等离子体氮化炉中进行渗氮处理，具体流程为：抽真空至50Pa以下后进行升温处理，待温度升高至200℃时，开通氨气气瓶并通入氨气，氨气流量为50Sccm；等待温度升高至540℃时开始保温1h，此氨气流量调整为300Sccm.560℃渗氮1h结束后随炉冷却至室温后开炉取出试样；
S5、在进行取样时，将渗氮处理后的试样密封在石英工作管中，完成真空处理，并放置于热处理炉中进行1050℃/3h的固溶处理，并将固溶处理好的试样直接置于冰水混合物中进行淬火处理；
S6、采用扫描电镜，显微硬度计和摩擦磨损试验机对进行不同热处理工艺的60NiTi合金微观组织结构、硬度及摩擦磨损性能进行研究。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中的热处理方法可以获得更加耐磨的60NiTi合金，同时借助本发明中的装置，可以在进行渗氮处理和热固溶处理时，保持产品的真空状态，这样便可以使得转移工作更好的完成，继而使得生产工作更高效，更高质量的完成。
附图说明
图1为本发明提出的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置的正面立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置的反面立体结构示意图；
图3为本发明提出的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置的正面结构剖视图；
图4为图3中A结构的放大图；
图5为图3中B结构的放大图；
图6为本发明提出的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置的支撑座部分俯视结构剖视图；
图7为不同热处理工艺下60NiTi合金的SEM图；
图8为不同热处理工艺下60NiTi合金的显微硬度柱状图；
图9为不同热处理工艺下60NiTi合金的摩擦系数演化图。
图中：1底座、2氮化炉、3热处理炉、4工作口、5隔离塞、6放置口、7加热设备、8控制面板、9加热板、10加热端、11放置网板、12密封口、13密封柱、14工作腔、15升降机、16升降轴、17升降盘、18升降弹簧、19支撑座、20升降口、21升降座、22液压缸、23液压柱、24旋转电机、25旋转轴、26旋转杆、27连接架、28挤压口、29挤压块、30复位槽、31复位块、32复位弹簧、33石英工作管、34锥形块、35密封盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
参照图1-图9，一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，包括底座1，底座1的上端面上设有氮化炉2和热处理炉3，热处理炉3的上端面上设有工作口4，工作口4内设有隔离塞5，隔离塞5与氮化炉2的开口呈匹配设置，隔离塞5上设有密封口12，密封口12内滑动连接有密封柱13，密封柱13内设有工作腔14，隔离塞5远离底座1的一侧壁上固定连接有升降机15，升降机15上设有升降轴16，升降轴16远离升降机15的一端贯穿密封柱13设置，升降轴16远离升降机15的一端固定连接有锥形块34，锥形块34滑动连接在工作腔14内设置，升降轴16上固定连接有升降盘17，升降盘17的上端面上固定连接有升降弹簧18，升降弹簧18远离升降盘17的一端固定连接在工作腔14的内壁上设置，密封柱13的远离升降机15的一端固定连接有密封盖35，密封柱13上设有多个呈相互对称设置的连接组件；
连接组件包括设置在工作腔14侧壁上的挤压口28，挤压口28内滑动连接有挤压块29，挤压口28的一侧壁上设有复位槽30，复位槽30内滑动连接有复位块31，复位块31固定连接在挤压块29上设置，复位块31的一侧壁上固定连接有复位弹簧32，复位弹簧32远离复位块31的一端固定连接在复位槽30的内壁上设置，挤压块29与锥形块34呈匹配设置，这样便可以借助挤压块29的挤压完成连接工作，保持连接的稳定，底座1上设有控制组件，控制组件包括固定连接在底座1上的支撑座19，支撑座19靠近氮化炉2和热处理炉3的一侧壁上设有升降口20，升降口20内滑动连接有升降座21，升降口20呈T形状设置，升降座21也呈T形状设置，升降座21的形状与升降口20呈匹配设置，这样使得滑动工作更好稳定，支撑座19远离底座1的一侧壁上设有液压缸22，液压缸22上设有液压柱23，液压柱23远离液压缸22的一端贯穿支撑座19固定连接在升降座21上设置，升降座21远离底座1的一侧壁上设有旋转电机24，旋转电机24上设有旋转轴25，旋转轴25远离旋转电机24的一端贯穿升降座21设置，旋转轴25远离旋转电机24的一端固定连接有旋转杆26，旋转杆26远离旋转轴25的一端固定连接有连接架27，这样便可以方便的完成取放转移等工作；
热处理炉3上设有工作组件，工作组件包括设置在热处理炉3一侧壁上的放置口6，放置口6内设有加热设备7，加热设备7远离放置口6的一侧壁上设有控制面板8，热处理炉3靠近放置口6的一侧内壁上设有加热板9，加热设备7靠近加热板9的一端设有加热端10，加热端10远离加热设备7的一端贯穿热处理炉3固定连接在加热板9上设置，热处理炉3的内壁上固定连接有放置网板11，放置网板11靠近加热板9设置，放置网板11上设有石英工作管33，密封盖35与石英工作管33呈匹配设置，这样便可以顺利的完成石英工作管33的封闭工作，继而使得石英工作管33内的产品可以真空保存，继而完成转移工作，极大的方便了工作人员进行渗氮和固溶处理。
一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理方法，包括以下步骤：
S1、以海绵钛和电解镍为原材料，按照化学成分为60NiTi(质量比)的配比配制总质量为100g的60NiTi合金，配料之前将原材料放入乙醇中进行清洗，以去除杂质；
S2、随后，按照低熔点镍材料置于底部，高熔点海绵钛放在上边的原则将配好的原材料置于真空电弧熔炼炉坩埚中，熔炼合金之前，对炉体进行抽真空处理，至10-3Pa，然后，在真空电弧熔炼炉中冲入一定量的高纯氩气(0.5Pa)，将原材料在电弧作用下重复熔炼5次制备获得成分均匀的60NiTi合金铸锭，为了保证化学成分的均匀性，每次熔炼结束后都进行180度翻转，将熔炼获得的合金铸锭采用线切割加工方式加工出尺寸为40mm×20mm×2mm的长方向薄片；
S3、将切割后的试样密封在真空石英管中，并将其放在热护理炉中做固溶处理，900℃/6h，将固溶处理后的试样直接放入冰水混合物中并砸碎石英管，将固溶处理后的试样依次采用#400，#800，#1500及#2500砂纸打磨抛光，最后并在金刚石抛光液的辅助下对试样一个表面进行最终精抛光处理；
S4、将处理干净的试样置于型号为LDMC-30F的脉冲等离子体氮化炉2中进行渗氮处理，具体流程为：抽真空至50Pa以下后进行升温处理，待温度升高至200℃时，开通氨气气瓶并通入氨气，氨气流量为50Sccm；等待温度升高至560℃时开始保温1h，此氨气流量调整为300Sccm.560℃渗氮1h结束后随炉冷却至室温后开炉取出试样；
S5、在进行取样时，将渗氮处理后的试样密封在石英工作管33中，完成真空处理，并放置于热处理炉3中进行1050℃/3h的固溶处理，并将固溶处理好的试样直接置于冰水混合物中进行淬火处理；
S6、采用扫描电镜，显微硬度计和摩擦磨损试验机对进行不同热处理工艺的60NiTi合金微观组织结构、硬度及摩擦磨损性能进行研究；
图7中(a)为铸态60NiTi合金的SEM图；(b)为900℃/6h固溶处理工艺下60NiTi合金的SEM图；(c)为900℃/6h固溶处理+560℃/1h渗氮处理工艺下60NiTi合金的SEM图；(d)为900℃/6h固溶处理+560℃/1h渗氮处理+1050℃/3h固溶处理工艺下60NiTi合金的SEM图，由图可知，铸态60NiTi合金的微观组织结构特征为母相基体中分布着高密度颗粒状Ni3Ti析出相，除此之外，还能观察到少量的Ti2Ni第二相，经过900℃/6h固溶处理，60NiTi合金中Ni3Ti析出相发生回融，只可在晶界处形成长纤维状的Ni3Ti析出相，并且，在晶界处还能观察到呈不规则多边形的Ni3Ti2相和Ti2Ni第二相，对固溶处理后的60NiTi合金进行560℃/1h渗氮处理，可观察到60NiTi合金表面形成厚度约为4.5微米厚的TiNx氮化物层，而60NiTi合金内部则是呈现出短棒状的Ni3Ti析出相，同时在晶界处仍旧存在少量的Ti2Ni第二相，继续对渗氮处理后的60NiTi合金进行1050℃/3h固溶处理，可以发现表层的TiNx氮化物层仍旧存在，所不同的是，内部区域晶界处分布着少量颗粒状的Ni3Ti2和Ti2Ni第二相，而晶粒内则分布着高密度的细小纤维状Ni3Ti析出相；
由图8可知，铸态60NiTi合金的显微硬度仅仅有496.0HV，而经过900℃固溶处理6h的60NiTi合金的显微硬度较铸态60NiTi合金有所提高，升至666.4HV.经900℃/6h固溶处理+560℃/1h渗氮处理的60NiTi合金与固溶处理的60NiTi合金的显微硬度基本保持相当水平，当对进行渗氮处理的60NiTi合金再进行1050℃/3h的固溶处理后，其显微硬度显著升高，可提升至1008.4HV，即通过900℃/6h固溶处理+560℃/1h渗氮处理+1050℃/3h固溶处理可获得表面具有高硬度TiNx氮化物层修饰+内部高密度长纤维状Ni3Ti析出相+晶界分布微量Ni3Ti2和Ti2Ni第二相相结合的可调控微观组织结构，进而实现60NiTi合金的高硬度；
由图9可知，铸态60NiTi合金与经900℃/6h固溶处理的60NiTi合金的摩擦系数相接近，基本维持在0.7左右，相比较，经过560℃/1h渗氮处理后，60NiTi合金的摩擦系数显著降低，降低至0.5左右，而经过560℃/1h渗氮处理+1050℃/3h固溶处理的60NiTi合金的摩擦系数进一步降低，降低为0.42，这与经不同热处理工艺处理的60NiTi合金的硬度是相符的，即60NiTi合金的硬度越高，其越耐磨，采用本发明热处理工艺获得兼具高硬度和耐磨的60NiTi合金将在深海采集和深空探测等领域具有极大的应用前景。
本发明在使用的过程中，在进行渗氮处理工作时，首先将处理干净的物料放置进入到石英工作管33内，然后将石英工作管33放置进入到氮化炉2内，此时借助液压缸22控制液压柱23升降，借助旋转电机24控制旋转轴25、旋转杆26和连接架27等结构旋转，使得隔离塞5插入到氮化炉2的开口处完成封闭工作，此时升降机15未进行下降工作，密封柱13和密封盖35位于高处，没有对石英工作管33进行封闭，此时开启氮化炉2，便可以通过开发的石英工作管33，对石英工作管33内的物料进行渗氮处理，当渗氮处理完成时，此时热处理炉3以及借助控制面板8操作加热设备7完成了预热工作，氮化炉2再次进行抽真空处理，真空处理完成时升降机15会控制升降轴16下降，借助升降盘17和升降弹簧18的连接，升降轴16可以带动密封柱13和密封盖35下降，密封盖35可以下降覆盖石英工作管33完成封闭工作，这样石英工作管33内的物料便可以保存真空状态，此时由于密封柱13和密封盖35无法再继续下降，继续下降的升降轴16可以与密封柱13发生相对移动，继而使得锥形块34在工作腔14内滑动，继而推动多个挤压块29从内部挤压石英工作管33的内壁，这样便完成了密封盖35的密封固定工作；
然后在冷却工作完成后，工作人员可以借助液压缸22控制液压柱23上升，使得隔离塞5脱离氮化炉2的开口，然后使得石英工作管33上升到高处，然后随着旋转电机24的工作，使得隔离塞5和石英工作管33旋转到对准工作口4的位置上，然后借助液压缸22控制下降，使得石英工作管33内进入到热处理炉3内，隔离塞5完成工作口4的封闭堵塞工作，这样石英工作管33内的物料便可以在真空状态下完成转移工作，极大的方便了工作人员继续渗氮和固溶处理工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)的上端面上设有氮化炉(2)和热处理炉(3)，所述热处理炉(3)的上端面上设有工作口(4)，所述工作口(4)内设有隔离塞(5)，所述隔离塞(5)与氮化炉(2)的开口呈匹配设置，所述隔离塞(5)上设有密封口(12)，所述密封口(12)内滑动连接有密封柱(13)，所述密封柱(13)内设有工作腔(14)，所述隔离塞(5)远离底座(1)的一侧壁上固定连接有升降机(15)，所述升降机(15)上设有升降轴(16)，所述升降轴(16)远离升降机(15)的一端贯穿密封柱(13)设置，所述升降轴(16)远离升降机(15)的一端固定连接有锥形块(34)，所述锥形块(34)滑动连接在工作腔(14)内设置，所述升降轴(16)上固定连接有升降盘(17)，所述升降盘(17)的上端面上固定连接有升降弹簧(18)，所述升降弹簧(18)远离升降盘(17)的一端固定连接在工作腔(14)的内壁上设置，所述密封柱(13)的远离升降机(15)的一端固定连接有密封盖(35)，所述密封柱(13)上设有多个呈相互对称设置的连接组件，所述底座(1)上设有控制组件，所述热处理炉(3)上设有工作组件。
2.根据权利要求1所述的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，其特征在于，所述控制组件包括固定连接在底座(1)上的支撑座(19)，所述支撑座(19)靠近氮化炉(2)和热处理炉(3)的一侧壁上设有升降口(20)，所述升降口(20)内滑动连接有升降座(21)，所述支撑座(19)远离底座(1)的一侧壁上设有液压缸(22)，所述液压缸(22)上设有液压柱(23)，所述液压柱(23)远离液压缸(22)的一端贯穿支撑座(19)固定连接在升降座(21)上设置，所述升降座(21)远离底座(1)的一侧壁上设有旋转电机(24)，所述旋转电机(24)上设有旋转轴(25)，所述旋转轴(25)远离旋转电机(24)的一端贯穿升降座(21)设置，所述旋转轴(25)远离旋转电机(24)的一端固定连接有旋转杆(26)，所述旋转杆(26)远离旋转轴(25)的一端固定连接有连接架(27)。
3.根据权利要求1所述的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，其特征在于，所述连接组件包括设置在工作腔(14)侧壁上的挤压口(28)，所述挤压口(28)内滑动连接有挤压块(29)，所述挤压口(28)的一侧壁上设有复位槽(30)，所述复位槽(30)内滑动连接有复位块(31)，所述复位块(31)固定连接在挤压块(29)上设置，所述复位块(31)的一侧壁上固定连接有复位弹簧(32)，所述复位弹簧(32)远离复位块(31)的一端固定连接在复位槽(30)的内壁上设置，所述挤压块(29)与锥形块(34)呈匹配设置。
4.根据权利要求1所述的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，其特征在于，所述工作组件包括设置在热处理炉(3)一侧壁上的放置口(6)，所述放置口(6)内设有加热设备(7)，所述加热设备(7)远离放置口(6)的一侧壁上设有控制面板(8)，所述热处理炉(3)靠近放置口(6)的一侧内壁上设有加热板(9)，所述加热设备(7)靠近加热板(9)的一端设有加热端(10)，所述加热端(10)远离加热设备(7)的一端贯穿热处理炉(3)固定连接在加热板(9)上设置，所述热处理炉(3)的内壁上固定连接有放置网板(11)，所述放置网板(11)靠近加热板(9)设置，所述放置网板(11)上设有石英工作管(33)，所述密封盖(35)与石英工作管(33)呈匹配设置。
5.根据权利要求2所述的一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理装置，其特征在于，所述升降口(20)呈T形状设置，所述升降座(21)也呈T形状设置，所述升降座(21)的形状与升降口(20)呈匹配设置。
6.一种实现高硬耐磨60NiTi合金的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以海绵钛和电解镍为原材料，按照化学成分为60NiTi(质量比)的配比配制总质量为100g的60NiTi合金，配料之前将原材料放入乙醇中进行清洗，以去除杂质；
S2、随后，按照低熔点镍材料置于底部，高熔点海绵钛放在上边的原则将配好的原材料置于真空电弧熔炼炉坩埚中，熔炼合金之前，对炉体进行抽真空处理，至10-3Pa，然后，在真空电弧熔炼炉中冲入一定量的高纯氩气(0.5Pa)，将原材料在电弧作用下重复熔炼5次制备获得成分均匀的60NiTi合金铸锭，为了保证化学成分的均匀性，每次熔炼结束后都进行180度翻转，将熔炼获得的合金铸锭采用线切割加工方式加工出尺寸为40mm×20mm×2mm的长方向薄片；
S3、将切割后的试样密封在真空石英管中，并将其放在热护理炉中做固溶处理，900℃/6h，将固溶处理后的试样直接放入冰水混合物中并砸碎石英管，将固溶处理后的试样依次采用#400，#800，#1500及#2500砂纸打磨抛光，最后并在金刚石抛光液的辅助下对试样一个表面进行最终精抛光处理；
S4、将处理干净的试样置于型号为LDMC-30F的脉冲等离子体氮化炉(2)中进行渗氮处理，具体流程为：抽真空至50Pa以下后进行升温处理，待温度升高至200℃时，开通氨气气瓶并通入氨气，氨气流量为50Sccm；等待温度升高至540℃时开始保温1h，此氨气流量调整为300Sccm.560℃渗氮1h结束后随炉冷却至室温后开炉取出试样；
S5、在进行取样时，将渗氮处理后的试样密封在石英工作管(33)中，完成真空处理，并放置于热处理炉(3)中进行1050℃/3h的固溶处理，并将固溶处理好的试样直接置于冰水混合物中进行淬火处理；
S6、采用扫描电镜，显微硬度计和摩擦磨损试验机对进行不同热处理工艺的60NiTi合金微观组织结构、硬度及摩擦磨损性能进行研究。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB416478A (en) * | 1932-12-15 | 1934-09-17 | Alfred John Wakelin | Improved method of and means for casting billets |
| US3560271A (en) * | 1967-05-17 | 1971-02-02 | Fuchs Otto | Nitriding method |
| JP2005281835A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Nachi Fujikoshi Corp | 真空熱処理炉 |
| JP2007046088A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Yuki Koshuha:Kk | 浸窒焼入品及びその製造方法 |
| JP2010070844A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-04-02 | Air Water Inc | 熱処理炉の使用方法および熱処理方法ならびに熱処理炉 |
| CN102492812A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 沈阳航空航天大学 | 一种树脂薄膜密封保护水介质真空直接水淬热处理的设备 |
| KR20140005008A (ko) * | 2012-07-04 | 2014-01-14 | 주식회사 하이박 | 진공 질화 열처리로 |
| CN106191759A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-12-07 | 常州新区河海热处理工程有限公司 | 减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺 |
| CN111962014A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-20 | 湖南申亿五金标准件有限公司 | 一种不锈钢强化热处理工艺及热处理渗氮炉 |
| CN212925108U (zh) * | 2020-08-26 | 2021-04-09 | 安徽固联紧固件有限公司 | 一种用于紧固件加工的热处理装置 |
| CN214088637U (zh) * | 2020-10-29 | 2021-08-31 | 鄂州市天信工贸股份有限公司 | 一种新型铝合金加工用模具预氧化催渗氮化炉 |
| CN114752817A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-15 | 南京工程学院 | 一种高温合金模具材料及其制备方法和应用 |
| CN217236398U (zh) * | 2022-02-22 | 2022-08-19 | 沈阳航飞仓储设备工程有限公司 | 一种真空热处理炉门自动开启装置 |
| CN217922275U (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-29 | 江苏普坦科金属科技有限公司 | 一种不锈钢发黑处理的井式氮化炉 |
-
2023
- 2023-10-26 CN CN202311399854.7A patent/CN117488046B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB416478A (en) * | 1932-12-15 | 1934-09-17 | Alfred John Wakelin | Improved method of and means for casting billets |
| US3560271A (en) * | 1967-05-17 | 1971-02-02 | Fuchs Otto | Nitriding method |
| JP2005281835A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Nachi Fujikoshi Corp | 真空熱処理炉 |
| JP2007046088A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Yuki Koshuha:Kk | 浸窒焼入品及びその製造方法 |
| JP2010070844A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-04-02 | Air Water Inc | 熱処理炉の使用方法および熱処理方法ならびに熱処理炉 |
| CN102492812A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 沈阳航空航天大学 | 一种树脂薄膜密封保护水介质真空直接水淬热处理的设备 |
| KR20140005008A (ko) * | 2012-07-04 | 2014-01-14 | 주식회사 하이박 | 진공 질화 열처리로 |
| CN106191759A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-12-07 | 常州新区河海热处理工程有限公司 | 减小工业机器人精密齿轮变形的真空辉光离子渗氮工艺 |
| CN212925108U (zh) * | 2020-08-26 | 2021-04-09 | 安徽固联紧固件有限公司 | 一种用于紧固件加工的热处理装置 |
| CN111962014A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-20 | 湖南申亿五金标准件有限公司 | 一种不锈钢强化热处理工艺及热处理渗氮炉 |
| CN214088637U (zh) * | 2020-10-29 | 2021-08-31 | 鄂州市天信工贸股份有限公司 | 一种新型铝合金加工用模具预氧化催渗氮化炉 |
| CN217236398U (zh) * | 2022-02-22 | 2022-08-19 | 沈阳航飞仓储设备工程有限公司 | 一种真空热处理炉门自动开启装置 |
| CN114752817A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-15 | 南京工程学院 | 一种高温合金模具材料及其制备方法和应用 |
| CN217922275U (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-29 | 江苏普坦科金属科技有限公司 | 一种不锈钢发黑处理的井式氮化炉 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| "热处理设备(十九)", 热处理技术与装备, no. 05, 25 October 2018 (2018-10-25) * |
| K.J. YUAN, ET AL.: ""Microstructural evolution, mechanical properties, and oxidation performance of highly Ni-rich NiTi alloys with added V using vacuum arc melting"", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, no. 877, 8 May 2021 (2021-05-08), pages 1 - 10 * |
| KHANLARI, ET AL.: "Development of hardening treatments for 58Ni39Ti-3Hf alloy system as compared to baseline 60NiTi", INTERMETALLICS, vol. 137, 31 October 2021 (2021-10-31) * |
| 许文花等: "Inconel 690 合金离子渗氮工艺研究", 材料热处理学报, vol. 32, 31 October 2011 (2011-10-31) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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