CN1614074A - 稀土、碳、氮三元共渗剂及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在钢铁表面进行稀土，碳，氮三元共渗的渗剂及方法。本发明为下述技术方案，该三元共渗剂含有甲醇1000毫升，普通工业用混合氯化稀土8－20克，化学纯甲酰胺500毫升、氮化铵10－25克及饱和量尿素。化学渗剂配制方法简单，所采用的配料来源丰富，成本低廉，稳定性高。

Description

稀土、碳、氮三元共渗剂及其配制方法

                              技术领域

本发明涉及一种催化剂，更具体的说，是涉及稀土，碳，氮三元共渗化学渗剂，是用化学热处理的方法在钢件表面进行稀土、碳、氮三元共渗采用的催化活化剂。

                              背景技术

碳氮共渗工艺目前已广泛应用于动力机械，化工机械以及汽车、拖拉机齿轮，轴与轴承等耐磨、耐疲劳零部件的生产。但由子目前所采用常见的碳，氮共渗，使得该工艺仍然存在着生产周期长，能源消耗大，工艺效果不稳定等缺点。

稀土应用干金属材料工业，已经引起国内外的密切关注。稀土加入钢中，可以改善钢的多方面性能。例如对子结构钢，可以显著提高钢的韧塑性对齿，e钢、轴承钢，弹簧钢。可以显著提高钢的耐磨性能和疲劳强度。此外，对钢的高温性能，抗氧化性能，抗腐蚀性能的改善和提高，均有良好的效果。上述诸方面在生产中已经得到了广泛的应用。但是，在目前的情况下，稀土的应用，基本上是通过冶金过程实现的。即把稀土元素作为合金元素或变质元素，在熔炼或铸造时加入金属之中。采用化学热处理的方法，通过固一气界面对金属表面渗稀土元素，就目前所掌握的资料来看，尚无报道。

                              发明内容

本发明的目的是要采用化学处理的方法通过固气界面对金属表面扩渗稀土元素。同时利用稀土元素所特有的化学活性，加速碳，氮共渗过程中扩渗的动力学过程，从而起到对碳氮共渗过程的活化催化作用。

一种用于在钢铁表面进行稀土，碳，氮三元共渗的渗剂，其特征在干：该三元共渗剂含有甲醇1000毫升，普通工业用混合氯化稀土8-20克，化学纯甲酰胺500毫升、氮化铵10-25克及饱和量尿素。

从理论上分析，根据金属学中固溶关系的尺寸，按钢球模型，稀土的原子半径比铁大25∶6，N，C等典型非金属元素的多组元，且能相互作用的复杂体系中，由于原子之间的极化作用，势必导致原子体积的改变。以稀土元素la为例，按其原子的金属共价半径(配位数12)值为1.877，当极化为100％的离子态时，其半径值为1.061，而当离子性程度为60％时，共半径则可碱小至1.27T，此值与F9的原子共价半径1.210相近。由此可见，按金属学中刚球模型的尺寸因素来讨论和决定溶剂与溶剂原子的固溶关系，是不确切的和不全面的，而应从已经变化了的尺寸因素，来考虑原子间的扩渗行为和固溶规律。

从热力学的角度来看，由干稀土具有突出的化学活性，它与许多非金属元素自由增量均为较大的负值，化学亲和力较强。据此如能将稀土扩渗子金属表面，则可以作为微合金化的一种活性组元，期望得到与冶金过程相仿的良好作用。稀土扩渗于金属表面可以设想它形成了许多活性中心，而使气相中的C，N元素易子进行吸附并破坏C、N原子在各自化合物中的化学键(如C-H，N-H)从而起到了对C、N共渗过程的催化，活性、和稀土本身的微合金化。

本发明的要点在于配制了一种化学渗剂，该化学渗剂是由普通工业用混合氮化稀土、甲醇，尿素和化学纯甲酰胺，氯化铵等成份组成，以甲醇作为要溶剂，普通工业用混合氮化稀土如冶金部标准YDl513-77的Recl4-1。

                              具体实施方式

该化学渗刺的配制方法为(1)在1000毫升的甲醇中加入8-20克的混合氯化稀土。卿在500毫升的甲酰胺中加入10-25克的氯化铵，再加屎素至溶液饱和(3)将上述与(1)与(2)混溶。

采用本发明所配制的化学渗刺对08钢，GCrl5，20CrHrn0，1Xf刚s、18CrMnTi等钢进行稀土，碳，氮三元共渗，在其工艺条件与常规的碳氮共渗工艺相近，在实验室条件下取得了较系统的数据以及提高金属表面性能的良好结果。通过扫描电镜能躇仪测试表明：重、稀土不仅富集子晶界，在晶内也有所发现。从目前稀土在冶金过程的研究中，钢中晶内存在稀土的试验，尚未见报道。这项研究结果，对千稀土在钢中存在的形式以及固溶机理的研层试验分析结果表明。稀土可使表层C、N含量有所增加，经离子探针测试，也证实了相同条件下稀土可以提高表层C，N含量，而且N的增加更为显著(上海材料研究所试验报告编号3-306 81年11月13日)。3、稀土对08钢，12CrNi3.18CrMnTi碳氮共渗动力学过程的催化活化有显著的作用。4，对金相组织性能的影响。从试验结果看，对18CrlnTi渗入2h后，即可获得优良的金相组织，细小颗粒，分充均匀；对干12CrN{3明显改善了碳化物的形貌，如不加稀土的表面，表层碳化物沿奥氏体晶界析出，呈不规则的大块状，加稀土后则呈弥散分布。对18CrMnTi经长期共渗，加入稀土的碳化物向内延伸较深。在性能的测试中，硬度是金相组织的综合反映。试验结果表明，加入稀土后，对碳化物，残余奥氏体、马氏体中含C量，均有所影响，从而导致表层硬度的梯度分布的改变，其耐磨性能有一定提高。稀土，化学渗剂配制方法简单，所采用的配料来源丰富，成本低廉，稳定性高。采用稀土化学渗剂与原有工艺相比，对于汽车拖拉机齿鸵工艺时间缩短25％，接触疲劳性能提高12∶6以上，从而大大节省了能源，降低生产成本，提高产品质量。具有明显的经济效益。

Claims (2)

1.一种用于在钢铁表面进行稀土，碳，氮三元共渗的渗剂，其特征在干：该三元共渗剂含有甲醇1000毫升，普通工业用混合氯化稀土8-20克，化学纯甲酰胺500毫升、氮化铵10-25克及饱和量尿素。

2.一种稀土，碳，氮三元共渗剂的配制方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将普通工业用混合氯化稀土溶子甲醇，

(2)将氯化铵溶子甲酰胺，加尿素使溶液饱合，

(3)将(1)与(2)混溶。