[发明专利]奥氏体不锈钢材料的渗氮工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗氮工艺，特别是不锈钢材料的氮化工艺，属于金属热处理领域。

背景技术

渗氮工艺广泛应用于钢铁材料，以便提高零件的耐磨性和耐腐蚀性。但是，对于不锈钢材料，特别是航空零件使用的奥氏体不锈钢，由于对材料的组织均匀性和晶粒度要求非常高，因此渗氮工艺用于类似于1Cr18Mn8Ni5N这种奥氏体不锈钢材料的渗氮处理方法尚属空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于奥氏体不锈钢材料的渗氮处理方法。

为了保证被氮化零件的心部具有良好的综合力学性能，减少渗氮后零件的尺寸变化，确保获得的预处理组织与氮化后氮化层具有良好的强韧性，渗氮前要对材料进行退火处理。因此本发明包括对奥氏体不锈钢材料进行氮化前的预处理工艺和氮化处理工艺两部分。

1、渗氮前的预处理工艺是将奥氏体不锈钢试件用汽油清洗干净，放入普通炉内，在810℃温度退火2小时；

2、将试件再次用汽油或丙酮清洗干净，或用低风压细沙进行吹沙；

3、将氯化铵和石英沙按照重量1：5比例均匀混合，放置在氮化箱底部，然后往氮化箱内加入氯化铵，其加入量一般根据氮化箱体积，按80～100g/m³；

4、将试件放入氮化箱内的料盘上，密封好氮化箱，通入氨气，直到氨分解率为零时，将氮化箱推入炉内；

5、氮化处理，在炉温为600±5℃时，保温10～20小时，此时氨的分解率为50～65％；

6、将炉温提高到620～650±5℃，继续保温10～20小时，此时氨的分解率为60～75％；

7、保温结束后，将氮化箱从炉中取出，于空气中冷却至≤100℃，拆箱，渗氮工艺结束。

按照本发明所述工艺继续渗氮处理的奥氏体不锈钢试件，材料的表面硬度可达到800HV以上，渗层深度大于0.2mm，材料脆性为I级。

实施例：

下面对材料为1Cr18Mn8Ni5N的奥氏体不锈钢试件进行渗氮处理，将3件试件均加工成Φ10×20mm的规格，放入普通电炉内，在810℃温度退火2小时；

将试件1和2用汽油清洗，试件3用丙酮清洗，吹干；

将8g氯化铵和390g石英沙均匀混合，放置在氮化箱底部，然后往氮化箱内加入80g/m³氯化铵。加入氯化铵的重要作用是利用它在渗氮炉中分解产生HCI，去除工件表面的钝化膜，同时它还有促进金属氮化物形成的作用；

将试件分别放入氮化箱内的料盘上，密封好氮化箱，通入氨气，直到氨分解率为零时，将氮化箱推入炉内，采用下表的工艺参数进行处理，其效果非常好。

本发明实用性好，工艺简单，易于推广，可以应用于其他类似的含高Cr、Mn、Ni等钢上，在应用时可以根据氮化层深度，硬度的不同要求，选择不同的渗氮温度、保温时间和氨分解率。