CN85103190A

CN85103190A - 金属表面强化盐浴热处理工艺

Info

Publication number: CN85103190A
Application number: CN 85103190
Authority: CN
Inventors: 王飙
Original assignee: YUNNAN POLYTECHNIC COLLEGE
Current assignee: YUNNAN POLYTECHNIC COLLEGE
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1986-01-10

Abstract

一种金属表面强化盐浴热处理工艺。它把常规的空气预热或中性盐浴预热改为活性盐浴预热，把常规的中性盐浴回火改为活性盐浴回火，使共渗与预热回火同时进行。

本发明与常规热处理工艺相比，可减少工序，缩短热处理周期2～3小时，并可提高结构钢、模具钢、工具钢、不锈钢钢件的耐磨性能和使用寿命，并广泛用于各种冷热模具、链条、轴类、锯条、轴栓、销子等零件的热处理。

Description

本发明属钢铁件化学热处理技术领域。

自六十年代以来，国内、外逐渐发展了钢的氮化、氰化及硫碳氮热处理工艺。在这三种热处理方法中，除氰化是在淬火加热时进行外，其余两种方法均是在钢件淬回火后进行，整个热处理过程分为：预热-固溶淬火-回火-软氮化或硫碳氮共渗-水洗五个工序，而氰化则分为：预热-氰化淬火-水洗-回火四个工序。上述热处理方法虽能提高钢件寿命，但提高的幅度不大，而且还存在以下几个主要问题：热处理工序较多，周期长，能源消耗也较大;常规的软氮化及硫碳氮共渗均在调质之后进行，因此，对于要求HRC在55以上的钢件，如冷作模具、碳素钢、工具钢等均不能应用;软氮化及硫碳氮共渗时间过长，致使钢件表面形成脆性白亮层，白亮层一旦形成，就使钢件的使用寿命下降，若共渗时间过短，就会导致扩散层板薄，对使用寿命提高不大;废水处理不仅需要较多的设备投资，而且要消耗大量食盐。

本发明经计算机检索专利及非专利文献，国内、外尚无此种方法。在我国铁道出版社出版的“钢的化学热处理”一书中，第339页曾提到过美国发明了先氮化后淬、回火的NDVR法，但其氮化方法尚处于保密状态。而本发明与NDVR法有以下几点不同之处：NDVR法包括氮化、淬、回

火三个工序，而本发明中的预热、回火氮化只有淬、回火两个工序，软氮化是淬火预热及回火中附带产生，不是一个独立工序;NDVR法的目的是为了提高钢件硬度，本发明的目的主要是在同一工序及设备中起氮化及常规热处理两个作用，并能提高钢件硬度;NDVR法不适用于盐浴淬火，而本发明的预热软氮化适用于盐浴淬火，也适用于其它设备的淬、回火;NDVR法的回火无氮化作用，而本发明的回火附带有共渗作用。

为了提高钢件的耐磨性能、耐疲劳性能及使用寿命，本发明在原有软氮化、氰化及硫碳氮化热处理工艺的基础上，把传统的中性盐浴预热处理改为活性盐浴预热。把中性盐浴回火处理改为活性盐浴处理，使在预热及回火过程中实现软氮化、硫碳氮共渗、碳氮氧共渗及碳氮硼共渗等作用。

采用软氮化盐浴预热时，活性盐浴成分配比为：

Na₂CO₃∶KCl∶CO（NH₂）₂：LiCl＝28∶28∶42∶2

在温度为520℃～580℃时，发生的主要反应如下：

反应②、③、⑤、中所生成的活性C、N原子将溶于钢件中。

采用硫碳氮共渗预热时，活性盐浴成分配比为：

Na₂CO₃∶KCl∶CO（NH₂）₂∶Na₂S∶LiCl＝28∶28∶42∶2∶1.5

在温度为550℃～590℃，预热共渗时，除发生上述①至⑥反应外，还发生下述硫化反应：

在盐浴中加入1～2%的LiCl和Li₂CO₃有稳定盐浴中CN^-的作用，即能延缓下述两个反应作用：

反应(13)、(14)的强烈进行，将使CN^-和CO^＝ ₃增加，这不仅增加了转氰工序的负担，而且盐浴活性周期缩短。此外，锂盐的加入还有降低盐浴溶点，使盐浴上部及底部成分均匀。

CO（NH₂）₂和Na₂S待其他混合成分熔化后，再慢慢加入，若CO（NH₂）₂与其它成分一同加入时会在化盐过程中产生沸溢和损失。对于一个300公斤容量的盐浴，集中加入尿素的时间约为15～20分，在这段时间内，需加一活动抽风罩，以防止氨气污染车间。

对于要求淬火温度为900℃以下的钢件，淬火盐浴的成分配比为：

NaCl∶KCl∶Na₂CO₃＝45∶45∶10

对于要求淬火温度为1000℃以上的钢件，淬火盐浴用100%BaCl₂。

对于要求淬火温度在900℃～1000℃内的钢件，淬火盐浴的配比为：

BaCl

∶NaCl＝4∶1

对要求回火温度在500℃～600℃间的钢件，可采用与预热相同的盐浴，也可用预热盐浴作回火盐浴，这样的回火过程兼有回火及共渗双重作用。

对于要求回火温度在300℃～500℃间的钢件，可用NaNO₃∶NaNO₂＝55∶45的盐浴。回火温度在300℃以下的钢件，可用油浴。

对要求表面光洁度的钢件，如锯条，要严格控制预热共渗的温度时间。因为当预热共渗温度超过570℃时，淬火后工件将发黑。

本发明的最佳实施例附图1为GCr15冷冲六角螺母模的热处理工艺。按图1中a的常规热处理，能生产300-400件就失效，失效方式为刃口崩裂。改用图1中b的硫碳氮共渗预热热处理工艺，回火后HRC为57～58，使用寿命为1500～1800件，比原工艺提高4～6倍。

附图2为T₁₀钢手工锯条的热处理工艺，用NaCN盐浴淬火，平均切削寿命是5～8片（样品为φ25mm调质钢，HRA＝60～63）按图2中a的工艺，加603盐浴淬火，切削寿命2.5～4片，按图2中b的预热软氮化淬回火，切削寿命为8～16片，为NaCN淬火的两倍，为603淬火的四倍。

本发明与常规软氮化、常规C-N-S共渗相比，具有显著的优点：缩短了工序，节约了能源及其他消耗;对于要求HRC在55以上的各种产品（如各种模具、刀具及工具），从不能化学热处理变为可化学热处理，硬度稳定;消除了脆性白亮层，工件的使用寿命能显著提高;洗水及废气废渣的排放达到环保要求。

Claims

1、一种金属表面强化盐浴热处理工艺，其特征在于把常规的空气或中性盐浴预热改为活性盐浴预热，把常规的中性盐浴回火改为活性盐浴回火，它包括预热回火盐浴软氮化、预热回火盐浴C-N-S共渗、预热回火盐浴C-N-O及N-O共渗、预热C-N-B共渗及回火渗硫六种工艺。

2、由权利要求1所述的盐浴热处理工艺，其特征在于软氮化活性盐浴成分配料比例为Na₂CO₃∶KCl∶CO（NH₂）₂∶LiCl＝28∶28∶42 Na₂CO₃∶KCl∶CO（NH₂）₂∶LiCl＝28∶28∶42∶2，

S-C-N化活性盐浴成分配料比例为

Na₂CO₃∶KCl∶Na₂S∶CO（NH₂）₂∶LiCl＝28∶28∶41∶2∶1.5

3、由权利要求1和2所述的盐浴热处理工艺，其特征在于所说的CO（NH₂）₂、Na₂S待Na₂CO₃、KCl及LiCl三种成分溶化后分别单独加入。

4、由权利要求1、2、3所述的盐浴热处理工艺、其特征在于在处理要求光洁度的钢件时，要控制温度在570℃以下。