CN1207496C - 旋转式压缩机用叶片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种品质稳定、润滑性和耐磨耗性极其优异的滑动部件，它是旋转式压缩机用叶片。本发明还提供该叶片的制造方法。在本发明中，对经过淬火、回火处理或渗碳处理的特殊钢用硫化氢进行气体硫氮共渗处理，然后滚磨除去表面的渗硫层，使含有润滑性优异的硫化物的致密的氮化合物层露出，由此得到持续稳定的极高的滑动特性和耐磨耗性。

Description

旋转式压缩机用叶片及其制造方法

                              技术领域

本发明涉及耐磨耗性及润滑性和防发热胶着性(即滑动性)优异的旋转式压缩机用叶片及其制造方法。

                              背景技术

考虑到拉伸强度、抗弯强度等原材料强度和耐磨耗性和/或耐发热胶着性等原材料特性或该原材料的加工性，目前广泛使用铁系钢材作为空调、冰箱用的旋转式压缩机中使用的叶片(滑动部件)的原材料。所述钢材是以铁(Fe)为主要成分、含有C、Cr、Mo、W、Co、V、Si等的特殊钢，主要使用高速工具钢(JIS规格SKH51)。除此之外，还使用通过调合Mo、Cr等所含成分而改善了耐磨耗性、耐发热胶着性的烧结合金。该烧结合金由于可在金属模中成形为类似形状，因此，可降低加工成本。

然而，最近，随着旋转式压缩机变得可翻转、高效率和节能等而日趋多样化，对能够适应高负荷、高速化、高功率化的严酷条件的叶片的要求变得更加严格，用以往的超耐热硬质合金和特殊钢的净材(无垢材)已经难以满足耐磨耗性、耐发热胶着性的要求。

为此，以进一步改善耐磨耗性、耐发热胶着性、耐疲劳性、耐腐蚀性等为目的，通过采用盐浴法或气体法的表面处理使该钢材的表面硬化，开发可承受高负荷、高功率的叶片。

盐浴法有盐浴软氮化处理和低硫系的盐浴硫氮共渗处理二种方法。盐浴软氮化处理是，将钢材在500-610℃左右的低于铁的变态温度的低温进行处理，使N、C、O元素渗入铁中，在表面附近形成8-15μm左右的氮化合物层(白层)和其下面的0.3mm左右的氮扩散硬化层(网眼层)。低硫系的盐浴硫氮共渗处理是，将含S(硫)的碱金属盐在565℃±5℃的温度加热、保持，并将需处理的材料浸渍于熔融盐浴中，在其表面形成以硫化物和氮化物为主体的氮化合物层，再在其下面生成氮扩散层。

例如，采用1972年在法国Hydromecanique Et.Frottement(法国流体力学磨耗研究所，简称H.E.F.)开发并实用化的Sur·Sulf法，在铁部件表面附近形成由硫化物和氮化物构成的多孔质层，在母材附近形成氮化物(Fe₃N)的单一层，通过氮原子的扩散，提高母材硬度，并通过以硫化物为主体的多孔质层的作用，降低摩擦系数和提高耐发热胶着性和耐磨耗性。在该盐浴硫氮共渗处理中，可容易地对铸铁、结构用钢、工具钢、高速钢、不锈钢等以铁(Fe)为主要成分的材料进行氮化处理，并该处理方法并被广泛地用于汽车部件的轴承、齿轮等，通过形成于最外表面的渗硫层的作用，非常有助于消除噪音和提高耐磨耗性。

然而，在盐浴软氮化处理和盐浴硫氮共渗处理中，以一定的时间间隔分析NaCN、NaCNO、NaCO₃并添加补充药品以使处理稳定乃必不可少。因此，在盐浴中，无法作到不掺杂，不可能进行细致的N和S的浓度管理，在批量生产品质稳定的制品上仍存在技术问题。而且，盐浴难以进行盐浴管理，氮浓度容易变得过剩，从而生成具有硬而脆的多孔质层的厚的氮化合物层，制品表面粗糙且粗糙度不确定，此外，表面会有色差，处理效果不均匀，后冲洗不充分时盐分会残留于表面，导致生锈。另外，对有害物质CN、CNO等的管理和处理后的排水对环境的不良影响也是大问题。

旋转式压缩机用叶片也是通过上述硫氮共渗处理来进行表面处理的，通常，为发挥该硫化物的特性，以具有形成于叶片外表面的渗硫层的状态加以使用。然而，该渗硫层的硬度为HV150左右，与氮化层相比，极软，在初期阶段，能发挥固体润滑材料的作用，但不久，随着对转子的反复挤压和与压缩机内致冷剂的融合，该渗硫层剥离，渐渐地发挥不出效果。而且，因为渗硫层下面的组织的氮化合物层是粗的多孔层，因此，在滑动特性方面有负面影响。

另外，气体法有气体氮化处理和气体软氮化处理，它们以NH₃的分解反应( )为前提，NH₃吸附于钢材表面、分解，氮扩散至内部，生成氮化合物层和氮扩散硬化层。但通过氮化处理而生成的HV300以上的氮扩散硬化层和表面硬度为HV1000以上的多孔氮化合物层虽能改善耐久性(耐磨耗性或耐疲劳性等动态机械性质)，但其润滑性差，缺乏滑动特性。

此外，对高速工具钢进行气体氮化处理或气体软氮化处理时，氮化层(氮化合物层+氮扩散硬化层)向原材料内部的扩散性低，形成所需化合物层(一般为10-20μm)需要很长时间，而且，由于形成于外表面的化合物层为多孔层，因此，对滑动特性有不利影响。另外，随着氮化合物层变厚，表面的多孔度增大，表面变得粗糙。

鉴于此，为改善滑动特性，近年来尝试进行气体硫氮共渗处理，但由于难以对气体成分进行精确地控制，因此，渗硫层下面的氮化合物层仍然厚实，成多孔层。由此，处理效果的差异大，滑动特性未得到改善。

另一方面，对烧结合金进行氮化处理时，一般进行封孔处理(也称均化处理)后仅将表面氮化。这是因为原材料本身为多孔层，因此会氮化至内部，部件整体膨胀且变脆。这样，不仅封孔处理需要很长的时间，而且，品质不稳定，因此，一般批量生产时不大采用此方法。

本发明的目的在于，提供一种能够解决上述现有的氮化处理方法和硫氮共渗处理方法及用这些方法制得的旋转式压缩机用叶片存在的问题并由此最大限度地发挥叶片基材的特性和表面处理特性的高性能的旋转式压缩机用叶片及其制造方法。

                              发明内容

本发明者以作为现有工艺的上述气体氮化处理等气体法、盐浴硫氮共渗处理等盐浴法的长处和短处为借鉴，以①氮化剂投入量的管理容易且能够以持续稳定的状态进行处理、②能够进行使原材料发挥出耐受旋转式压缩机用叶片的严酷的滑动条件的特性的表面处理、③处理成本低、④对环境无不良影响为条件下，对用于旋转式压缩机用叶片的新的表面处理方法进行了深入的研究：

其结果，注目于处理过程中处理介质总是新的且处理温度和处理条件较盐浴法容易控制的气体硫氮共渗处理。

本发明的气体硫氮共渗处理方法的特征在于，在往氮化气氛气体中添加了气态硫化氢的硫氮共渗用气氛中，将基体保持在规定处理温度并严密控制硫氮共渗用气氛，不使氮浓度过剩，由此在基体表面生成含有硫化物的致密的氮化合物层和氮扩散硬化层，再在其上面形成渗硫层。

在本发明的气体硫氮共渗处理方法中，作为添加于气体氮化用气氛中的渗硫气体并作为表面活性剂，使用硫化氢(H₂S)。尤其是对于不锈钢这样的表面形成有牢固的钝态膜(主要是Cr₂O₃)的钢材，由于不进行预处理就不容易氮化，因此，提高处理温度以进一步增强硫化氢对表面的活化作用。所述硫化氢可以是硫化氢发生器制造的，也可以是装入气瓶中的，但以使用市售的装入气瓶中的用氮气稀释至3％左右的硫化氢为佳，因为其便于微量控制和安全管理。此外，也可以使用市售的硫化铵溶液，向其吹入载气，使溶解在该硫化铵溶液中的硫化氢与NH₃一起气化，随载气送入封闭容器中。

此外，作为氮化用气氛气体，使用便于控制的、与硫化物的反应较少的NH₃-H₂，在严密控制处理环境、不使脆弱的多孔质层在氮化合物层上生成的条件下于较低温度进行处理。

例如有下述二种方法：一种方法是在430-530℃进行低温处理和在430-530℃进行氮化后，减少或停止供给NH₃，并同时在550-620℃的处理温度进行使氮向内部扩散的二步处理、在533-548℃或550-620℃的温度范围使NH₃的供给时断时续，交替反复地进行表面氮化和氮的内部扩散；另一种方法是将处理温度从430-530℃徐徐上升至550-620℃。因此，可以根据使用目的将上述处理方法进行组合，也可以根据被处理物的钢材、形状、尺寸、处理量等选择处理时间和气氛气体组成。通过该处理方法，在作为被处理物的叶片基体的外表面上均匀地形成厚度为1-5μm左右的柔软的渗硫层(HV150)，在其下面形成硬的氮化合物层(白层，HV1100)。

本发明者首先注目于该氮化合物层比采用现有的盐浴法或气体硫氮共渗处理时明显地致密且牢固这一点上。

接着，本发明者用表面粗糙度仪对滚磨除去叶片基体外表面上的渗硫层之后露出的该氮化合物层的表面粗糙度进行了测定，结果发现，采用现有的硫氮共渗处理方法时，处理后的氮化合物层的表面比处理前的母材粗，而采用上述本发明的硫氮共渗处理方法时，处理后的氮化合物层的表面粗糙度与处理前的母材相等或更小。这从叶片的耐磨耗性和耐发热胶着性的角度看，是极其有利的。

而且，本发明者还用扫描式电子显微镜观察了滚磨除去叶片基体外表面上的渗硫层之后露出的由上述本发明的硫氮共渗处理方法而形成的氮化合物层的表面及与其垂直的面并作了面分析，结果发现，微细的硫化物细微地扩散于各个面内。这表明，该硫化物分散在由上述本发明的硫氮共渗处理方法而形成的氮化合物层的整个层。顺便说一下，用光学显微镜难以发现硫化物。在氮化合物层下面的氮扩散硬化层中不存在硫化物。

此外，本发明者还用盘上针(Pin-on-Disc)式磨耗试验机对该氮化合物层进行了磨耗试验并与用现有的盐浴硫氮共渗处理方法和气体氮化处理方法处理过的表面的滑动特性进行了比较，结果得知，该氮化合物层具有极其优异的耐磨耗性和耐发热胶着性。以往，人们认为，在进行过硫氮共渗处理的机械部件中，是渗硫层使滑动部分具有润滑性，对滑动部分的磨耗和发热胶着有效，且其下面的氮化合物层的下面没有润滑性，因此，进行过硫氮共渗处理的机械部件一直是以渗硫层附着于其上面的状态使用的。

但是，在旋转式压缩机中，由于叶片在其对转子的挤压力以高频率剧烈变动的严酷滑动条件下与转子接触滑动，因此，形成于叶片外表面的渗硫层会剥离、脱落，对抑制磨耗和发热胶着基本上不起作用。不仅如此，脱落的渗硫层会混入压缩机的冷却用介质中，影响压缩机的冷却性能。

基于上述情况，本发明者着眼于通过滚磨除去以往被认为是抑制磨耗和发热胶着所不可缺少的形成于叶片外表面的渗硫层，在使其下面的含有微细硫化物的致密的氮化合物层露出于外表面的状态下使用叶片。

若将这样的表面状态的叶片装入压缩机中使用，则可以消除渗硫层的剥离对压缩机内冷却介质的不良影响，并且，含有微细硫化物的、表面光滑的氮化合物层得以一直露出于叶片外表面，并发挥持续稳定的润滑性。

除去该渗硫层的方法有用手工研磨法和喷砂法等。但手工研磨时，人均处理能力低，不适合批量生产，而且，在渗硫层的除去上会有差异。而采用喷砂法时，需要长时间来排列被处理品，且喷射介质破碎形成的粉末会粘附在被处理品上，产生后处理问题。因此，每次的处理能力大、适合批量生产且后处理容易的滚磨较适宜。

滚磨机有被处理品与滚磨介质边旋转边通过离心力研磨的离心滚磨机、被处理品通过细微振动、在与滚磨介质接触的同时进行研磨的振动滚磨机和可全自动的流动研磨方式的流动滚磨机。

离心滚磨时，被处理品之间的接触冲击大、会使被处理品出现大的缺陷，因此，自动化困难、处理能力低但品质稳定的振动滚磨较适宜。但可全自动地进行批量生产、品质稳定的流动滚磨最佳。

本发明者在对用高速钢、马氏体不锈钢、铝铬钼钢制成的叶片基体进行本发明的气体硫氮共渗处理后，通过流动滚磨除去外表面的渗硫层，装入叶片性能测定用的旋转式压缩机试验机中进行实机滑动试验，检查叶片的滑动特性和压缩机性能随时间的变化，并与用现有的硫氮共渗法处理过的叶片进行了比较。

其结果，发现用本发明的气体硫氮共渗法处理后除去了外表面的渗硫层的叶片与用现有的硫氮共渗法处理过的叶片相比，滑动部分的磨耗明显地少、不易出现发热胶着且完全不会污染冷却介质，所以，压缩机冷却性能随时间的变化明显地小。

本发明是在上述发现的基础上完成的。根据本发明，通过将适合旋转式压缩机用叶片的新的气体硫氮共渗法和基材的特殊钢材以及该硫氮共渗处理后的滚磨处理进行组合，可以提供一种耐磨耗性、耐发热胶着性、耐粘着性、耐热性、耐腐蚀性、耐疲劳性、经济性等旋转式压缩机用叶片所必需的诸特性全部满足的优异的旋转式压缩机用叶片。

即，本发明提供一种旋转式压缩机用叶片，其特征在于，其基体由大致长方体形状的特殊钢构成，与转子接触的面呈圆弧状曲面，其特征在于，其外表面由含有硫化物的致密的氮化合物层构成，所述特殊钢选自高速工具钢、马氏体不锈钢、合金钢和铝铬钼钢中的一种，所述特殊钢为高速工具钢或合金钢时，所述氮化合物层的厚度为0.2-3.0μm，所述特殊钢为马氏体钢时，所述氮化合物层的厚度为6-18μm，所述特殊钢为铝铬钼钢时，所述氮化合物层的厚度为0.2-18μm。

本发明还提供一种旋转式压缩机用叶片的制造方法，其特征在于，在往NH₃-N₂气体中添加了硫化氢的硫氮共渗用气氛中，将已成形为叶片成品形状的、由选自高速工具钢、马氏体不锈钢、合金钢和铝铬钼钢中的一种特殊钢构成的基体保持在处理温度533-548℃或430-530℃或550-620℃并控制气氛，在该基体表面依次生成渗硫层·氮化合物层和氮扩散硬化层，然后，滚磨除去外表面的渗硫层，使含有硫化物的致密的氮化合物层露出。

                          附图说明

图1是本发明的实施方式中的旋转式压缩机的剖面图。

图2是本发明的旋转式压缩机用叶片的一代表例的示意图。

图3是本发明较佳制造工序的加工工艺图。

图4是用本发明的气体硫氮共渗法处理过的渗氮组织的剖面图。

图5是本发明的气体硫氮共渗法与现有的净材和各种氮化处理的摩擦磨耗试验结果的比较。

图6是进行本发明的硫氮共渗处理之前后和滚磨后的叶片各部分表面粗糙度变化的比较。

符号说明

1    叶片                    4    曲轴

1a   宽度方向的面(宽度面)    5    盘簧

1b   厚度方向的面(厚度面)    6    渗硫层

1c   R面                     7    氮化合物层

1d   座部                    8    氮扩散硬化层

2    转子                    9    母材(基体)

3    圆筒

                          具体实施方式

本发明通常以下述方式实施。

在本发明中，以特殊钢材作为原材料制作压缩机用叶片时，采用图3所示加工工序。首先，将厚度和高度已被加工成与叶片成品形状近似的板素材切割成规定长度。然后，进行粗磨削，使其成大致长方体，接着，对叶片底面进行座加工(对叶片座部亦即凹部分进行加工)后，在氮气氛炉中淬火，在电炉中回火，将板素材加工处理成规定硬度。然后，精磨削成大致成品尺寸，为了除去磨削毛口和进行各角R加工而滚磨后，清洗、干燥，进行气体硫氮共渗处理。之后，视需要，还要进行厚度面的精磨削和/或宽度面的精磨削。此外，滚磨处理5-15分钟，除去渗硫层，使含有硫化物的致密的氮化合物层露出，最后清洗、干燥，处理完毕。适合用作本发明的旋转式压缩机用叶片的原材料有硬度、耐腐蚀性、耐热性、耐疲劳性优异的下述特殊钢材。首先，在特殊钢材中有耐磨耗性和耐疲劳强度最优异的高速工具钢(以重量比计，C 0.7-1.0％，Si 0.5％以下，Mn 0.5％以下，Cr 3.5-4.8％，Mo 4.1-5.8％，W 5.2-6.9％，V 1.3-2.6％，其余为Fe)及所含成分与高速工具钢近似、原材料便宜、被切削性和被磨削性优异的称作半高速钢的合金钢AISI规格M50(以重量比计，C 0.7-0.9％，Si 0.1-0.5％，Mn 0.1-0.5％，Cr 3.7-4.7％，Mo 3.5-4.9％，V 0.7-1.5％，其余为Fe)。

该钢材的热处理方法是，在氮气氛炉中淬火，在电炉中回火。高速工具钢的淬火温度为1190℃，回火温度为560-580℃，M50的淬火温度为1110℃，回火温度为540-580℃，将它们处理成规定的HRC60-HRC66的硬度。在高速工具钢和M50的气体硫氮共渗处理中，淬火、回火处理后的母材的硬度高且母材的耐磨耗性和耐疲劳强度也优，因此，宜将硬而脆的氮化合物层(白层)的厚度处理成0.2-3.0μm，将氮扩散硬化层处理成30μm以上。

另外，对于原材料便宜、与N₂的亲和力大、Cr含量高、氮化性好的马氏体不锈钢(以重量比计，C 0.9-1.4％，Si1.2％以下，Mn 1.3％以下，Cr15.7-18.4％，P 0.1％以下，S 0.1％以下，其余为Fe)，该钢材的热处理方法是，在氮气氛炉中淬火(1060℃)，在电炉中回火(560-580℃)，处理成规定的硬度(HRC40-HRC59)。经硫氮共渗处理而形成的硬的氮化合物层(白层)的厚度宜为6-18μm，氮扩散硬化层宜在30μm以上。

铝铬钼钢(以重量比计，C 0.3-0.6％，Si 0.1-0.6％，Cr 1.1-1.9％，Al 0.4-1.6％，Mo 0.1-0.6％，其余为Fe)由于其被加工性优异、可短时间内形成硫氮共渗层，因此，能够以低成本提供耐磨耗性和润滑性优异的滑动部件。

对于旋转式压缩机用叶片，并非只要对表面进行硫氮共渗、使其硬化，就可使耐久性增加，如不使叶片基底硬化，则得不到高耐磨耗性。即使在基底柔软的母材上形成硬的表面层，在使用中会出现变形，表面效果减弱。因此，在本发明中，对成为母材的铝铬钼钢的基底进行渗碳处理，然后通过气体硫氮共渗处理，在该基体外表面上形成渗硫层，在其下面生成分散有微细硫化物的致密的氮化合物层和氮扩散硬化层。再加上，滚磨除去表面渗硫层，使滑动面从初期阶段起总是有一定的硫化物存在。

下面结合附图对实施例进行说明。

图1是使用本发明叶片的旋转式压缩机的实施方式的剖面图。图2是该叶片的代表性示意图。图1中，叶片1装在中空状圆筒3的内侧，由曲轴4驱动，与偏心旋转的转子2的外周面在R面接触。该叶片如图2所示，其底面设有座部1d，该叶片的R面1c被盘簧5持续挤压在转子2的外周面上。

因此，对于图2的该叶片的R面1c而言，由盘簧的挤压和与旋转体(转子2)的摩擦产生的负荷极大，是最需要耐发热胶着性、耐磨耗性和润滑性的部分。此外，该叶片的厚度面1b和宽度面1a由于与圆筒和密封套筒之间的接触而产生的摩擦大，因此，也需要使用滑动特性好的原材料或需要进行表面处理。

本发明的叶片具有上述旋转式压缩机中的叶片所需的优异的耐磨耗性和润滑性等滑动特性，可延长压缩机的使用寿命。

图4是本发明的叶片的剖面图。该叶片经过下述处理：对各种原材料进行粗加工后，通过淬火、回火，处理成规定硬度，再进行精磨削，然后用本发明的气体硫氮共渗法进行处理。

例如，就将以马氏体不锈钢SUS440C为原材料、经粗成形处理而成大致叶片形状并在淬火温度1060℃和回火温度570℃热处理后滚磨、清洗、干燥过的叶片在下述处理条件下进行硫氮共渗处理的情况作说明：在540℃保持5小时。

在对被处理品进行上述气体硫氮共渗处理时，通过硫化氢(H₂S)的活化作用除去表面的钝态膜，在作为基体的母材9上形成N₂向内部扩散的、能提高母材强度的氮扩散硬化层8，再在其上面形成能提高耐磨耗性的含有硫化物的致密的氮化合物层(以Fe₃N为主体)7。再在外表面生成具有耐发热胶着效果的1-5μm的渗硫层(以硫化物FeS为主体)6。如上所述，为消除该渗硫层对压缩机的致冷剂的不良影响，通过滚磨将其除去。

图5是用盘上针型磨耗试验机对经过热处理的4种特殊钢试样(SACM645经过渗碳处理)和经过包括本发明的叶片制造方法中的表面处理在内的3种表面处理的上述特殊钢的试样进行磨耗试验而得到的结果。各数据值均为3个试样的平均值。该试验中使用的针是上述测定试样，驱动板是FC250。控制方式为阶式，最大负荷力为20N，反复次数为1次，旋转半径为20mm，试验时间为30分钟，支柱长度为50mm，取样间隔为0.1秒，以转矩曲线急速上升的位置作为胶粘开始点，用从开始至达到胶粘状态之间的时间(分钟)进行评价。

其结果，特殊钢的净材明显地直接表现出其材料特性，在特殊钢材中，属于高级材料的SKH9的寿命比SUS440C长2倍左右，虽优于半高速钢M50、渗碳处理过的SACM645，但无明显差异。此外，从总体上说，经气体氮化处理后，表面会有HMV1000以上的硬的氮化合物层和氮扩散硬化层形成，因此，原材料的影响减小，其结果，由各钢材产生的差异缩小。另外，在属于盐浴硫氮共渗处理的Sur·Sulf处理中，由于外表面生成硫化物，因此，初期滑动特性高，与气体氮化相比，其效果明显显露。

然而，对于进行过本发明的叶片制造方法中的表面处理的试样，事先滚磨除去其外表面上生成的1-5μm的硫化物，使均匀含有硫化物的氮化合物层露出，且由于该氮化合物层远比用盐浴硫氮共渗法处理时致密，因此，从滑动初期起，润滑性稳定，对提高耐发热胶着性具有极大的效果。

图6是对于以马氏体不锈钢SUS440C为原材料、粗加工后进行热处理、精磨削成厚3.2mm、宽30.0mm、高23.0mm、凸缘R 4.0mm的叶片进行本发明的气体硫氮共渗处理之前后和进一步滚磨后的各表面粗糙度的测定结果的比较。滚磨时使用流动滚磨机，将三角形边长为13mm、厚10mm的三角柱形氧化铝系介质与三角形边长为10mm、厚7mm的三角柱形氧化铝系介质的混合物150 Kg、粉状抛光剂500cc、水60L、被处理材料200个处理10分钟。

厚度面的表面粗糙度在气体硫氮共渗处理之前为0.99Rz，处理后为1.51Rz，再进行滚磨后，成0.96Rz，与氮化前的母材表面粗糙度大致相等。此外，宽度面的氮化之前、之后及滚磨后的表面粗糙度也分别为0.94Rz、1.57Rz和0.96Rz，与氮化前大致相等。对于R面的表面粗糙度，在圆弧的圆周方向进行了测定，氮化处理之前、之后及滚磨后分别为1.96Rz、2.68Rz和1.69Rz，比氮化前略小。

由此，在气体硫氮共渗处理后的外表面形成的渗硫层的表面粗糙度虽然比氮化前的母材的精磨削过的面粗糙，但滚磨除去该渗硫层后，其下面的氮化合物层的表面粗糙度与母材相等或更小，且硫化物在致密的氮化合物层中均匀地分布，这样就使得耐磨耗性、耐发热胶着性有大的提高。

上述各实施例表明，本发明的旋转式压缩机用叶片与现有的特殊钢材的无处理品和气体氮化处理品相比，耐发热胶着性和耐磨耗性极高，并且优于现有的盐浴硫氮共渗处理品。

此外，气体硫氮共渗后通过滚磨处理而露出的氮化合物层不仅能提高表面粗糙度和增加耐磨耗性，而且，由于该氮化合物层中均匀地含有成为润滑剂的硫化物，因此，与现有的气体氮化(或气体软氮化)处理等相比，会产生具有极高的滑动特性和耐磨耗性且抗疲劳强度高、品质稳定这样的优异效果。

本发明的叶片制造方法中的气体硫氮共渗法，由于是在添加了少量气态硫化物(H₂S)的硫氮共渗用气氛气体中通过控制气氛气体成分使被处理物在低温氮化，或通过氮化后升温使氮扩散至内部、或通过使NH₃的供给时断时续，重复进行氮化和扩散，因此具有以下效果：不会生成脆弱的多孔质的氮化合物层，可使均匀地含有硫化物的致密的氮化合物层稳定地生成，通过处理条件的选择和组合，可将氮扩散硬化层控制在符合目的的深度。

因此，即使对于具有钝态膜、最难氮化的SUS440C、氮化层的内部扩散性差、形成氮化层需要较长时间的SKH51或SKH9等高速工具钢、或称作半高速钢的M50，也可以通过对上述处理条件的组合，容易地在短时间内得到所需厚度的氮化合物层和氮扩散硬化层。对于属于速氮化钢、氮化性非常高的铝铬钼钢SACM645，则更是自不待言。

此外，在本发明的旋转式压缩机用叶片的制造方法中，将经过上述气体硫氮共渗处理的叶片滚磨，除去形成于表面的渗硫层，使均匀地含有作为润滑剂的硫化物的致密的氮化合物层露出于外表面，可以从滑动初期就保持稳定的润滑性，大幅提高耐发热胶着性、耐胶粘性和耐磨耗性。而且，具有与原材料特性相适应的适当厚度的氮扩散硬化层通过氮原子的扩散，可以提高抗疲劳强度，产生优异的耐久性。

如上面所说明的，本发明的旋转式压缩机用叶片通过将母材硬度容易提高、耐磨耗性和抗疲劳强度高的高速工具钢和半高速钢、原材料便宜、切削性和磨削性优异的马氏体不锈钢和铝铬钼钢等特殊钢材与上述气体硫氮共渗的诸条件和滚磨处理组合，可以应对旋转式压缩机的从低速向高速的运转条件的急剧变化和在高温潮湿环境下的运转等各式各样的用途。根据本发明，可以提供廉价的长寿命的旋转式压缩机用叶片。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机用叶片，其特征在于，其基体由大致长方体形状的特殊钢构成，与转子接触的面呈圆弧状曲面，其特征在于，其外表面由含有硫化物的致密的氮化合物层构成，所述特殊钢选自高速工具钢、马氏体不锈钢、合金钢和铝铬钼钢中的一种，所述特殊钢为高速工具钢或合金钢时，所述氮化合物层的厚度为0.2-3.0μm，所述特殊钢为马氏体钢时，所述氮化合物层的厚度为6-18μm，所述特殊钢为铝铬钼钢时，所述氮化合物层的厚度为0.2-18μm。

2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述高速工具钢以重量比计，含有C 0.7-1.0％、Si 0.5％以下、Mn 0.5％以下、Cr 3.5-4.8％、Mo 4.1-5.8％、W 5.2-6.9％、V 1.3-2.6％，其余为Fe。

3.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述马氏体不锈钢以重量比计，含有C 0.9-1.4％、Si 1.2％以下、Mn 1.3％以下、Cr 15.7-18.4％、P 0.1％以下、S 0.1％以下，其余为Fe。

4.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述合金钢以重量比计，含有C 0.7-0.9％、Si 0.1-0.5％、Mn 0.1-0.5％、Cr 3.7-4.7％、Mo 3.5-4.9％、V 0.7-1.5％，其余为Fe。

5.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述铝铬钼钢以重量比计，含有C 0.3-0.6％、Si 0.1-0.6％、Cr 1.1-1.9％、Al 0.4-1.6％、Mo 0.1-0.6％，其余为Fe。

6.如权利要求2所述的叶片，其特征在于，所述高速工具钢经过淬火、回火处理。

7.如权利要求3所述的叶片，其特征在于，所述马氏体不锈钢经过淬火、回火处理。

8.如权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述合金钢经过淬火、回火处理。

9.如权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述铝铬钼钢经过渗碳处理。

10.旋转式压缩机用叶片的制造方法，其特征在于，在往NH₃-N₂气体中添加了硫化氢的硫氮共渗用气氛中，将已成形为叶片成品形状的、由选自高速工具钢、马氏体不锈钢、合金钢和铝铬钼钢中的一种特殊钢构成的基体保持在处理温度533-548℃或430-530℃或550-620℃并控制气氛，在该基体表面依次生成渗硫层·氮化合物层和氮扩散硬化层，然后，滚磨除去外表面的渗硫层，使含有硫化物的致密的氮化合物层露出。

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