[其他]增压吸附式低温渗硼法

说明书

本发明是属于一种化学热处理工艺方法。它是在已有渗硼技术基础上，实现了对精密零件在Ａ１点以下，特别是在５６０～６２０℃范围的低温渗硼。本发明的特点在于：用增加压力的方法延缓活化剂的较快分解；加入活性吸附剂，吸附储存活化剂所分解的催渗气体；然后通过逐步减压、促进尚未分解的活化剂进行持续分解，使被吸附的催渗气体进行逐渐脱析。保证了渗硼罐中始终存有不断流动的催渗气体，提高渗硼速度。

本发明是属于化学热处理工艺。

在已有的技术中，各种渗硼方法都是在850～900℃范围进行，渗硼后需进行淬火处理，这将引起被渗工件的尺寸变形。因而，高温渗硼对尺寸精度要求较高的工、模具和一些耐磨件是难以实现的。

为使这些尺寸精度要求较高的工、模具和耐磨件，能够直接置于回火温度范围渗硼，渗硼后不需淬火处理和再加工便可直接使用，问题的关键在于寻求和选用一种合适的活化剂。然而，通常所使用的各种活化剂，在低温渗硼使用时，有的分解太慢催渗作用不大，有的则因分解较快，活化剂被迅速消耗而失效。适于低温渗硼的活化剂至今尚未找到，至使在560～620℃范围的低温渗硼未能得以实现。

本发明的目的在于：使用低温分解速率较快的活化剂，通过增加压力并加入活性吸附剂的方法，实现了在相变点A1以下，特别是在560～620℃范围的渗硼。本发明把这种增压吸附式低温渗硼法称之为PAR低温渗硼法。

实现PAR低温渗硼的主要构思是：（1）用增加压力的方法延缓活化剂的分解，相对压力控制在1-20kg/cm2为宜，在设备条件允许的情况下，应尽量控制在较高的压力范围。（2）用加入活性吸附剂的方法，使活化剂所分解的催渗气体被吸附储存。虽然在已有的渗硼技术中，有些配方作为填充剂加入2%（重量）的活性炭，但因为在常压下使用，起不到吸附作用。本发明中活性吸附剂的加入量在10%（重量）以上，在较高压力下可吸附相当数量的催渗气体。（3）当达到控制压力后，经短期停留，通过逐步减压促进尚未分解的活化剂进行持续有效的分解，并使被吸附储存的催渗气体进行持续的脱析。减压速率与增压程度和需要的渗硼时间有关，一般要在渗硼进行到最后一小时，相对压力降至0.5～1kg/cm2。这样就保证了在整个渗硼期间内，渗硼罐中始终存有不断流动的催渗气体，提高渗硼速度。

附图，是PAR低温渗硼装置示意图。它包括加热炉〔1〕、渗硼罐〔2〕、排气净化装置〔3〕、排气阀〔4〕和压力表〔5〕。其中，在渗硼罐〔2〕中装有渗硼剂〔6〕、被渗工件〔7〕、活性吸附剂〔8〕和活化剂〔9〕。活性吸附剂〔8〕可取出部分量与渗硼剂〔6〕混合。

下面是本发明的具体实施例：

按附图方式装料，渗硼温度600℃，渗硼时间12小时，被渗材料是常规处理的M2高速钢和调质处理的45钢。渗硼配料是由渗硼剂、活化剂和活性吸附剂组成。其中：

渗硼剂：硼铁+填充剂。

活化剂：选用以氟硼酸铵为主并加入1%碳酸铵。

活性吸附剂：选用活性炭〔加入量为40～60%（重量）〕。

执行的工艺规范如下：

（1）首先打开排气阀〔4〕，在300℃以下进行缓慢升温，利用碳酸铵分解气在常压下排出渗硼罐〔2〕内的空气。

（2）当温度达到300℃后，关闭排气阀〔4〕并升温到工艺温度600℃。由于活化剂氟硼酸铵初始阶段分解迅速，渗硼罐〔2〕内压力急剧增高。本实施根据设备情况通过排气阀放气，将压力控制在9～10kg/cm2范围内。

（3）在9～10kg/cm2压力下，经短期停留后，通过排气阀〔4〕缓慢放气实现逐步减压，使尚未分解的氟硼酸铵进行持续有效的分解，使被活性碳吸附储存的催渗气体逐渐脱析。渗硼进行到最后一小时，相对压力降至0.5～1kg/cm2。

经此实施例处理的M2高速钢表面可得到3-5厚度的连续硼化物层，其硬度Hv501310kg/mm2;45钢表面可得20，厚度的连续硼化物层，其硬度Hv1001450－1600kg/mm2。

PAR低温渗硼法主要优点在于：它能够在A1点以下，特别是在560～620℃范围对尺寸精度要求较高的工具、模具和一些耐磨件进行有效钢渗硼。在渗硼期间，渗硼罐内始终存有不断流动的催渗气体，渗硼速度快。本发明使用的渗硼配料透气性好，消耗量小，经重新添加适量的活化剂可多次重复使用。