[发明专利]一种利用气体软氮化提高输电线路悬垂金具耐磨性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用气体软氮化处理提高输电线路悬垂金具耐磨性的方法，属于材料表面处理技术领域，具体涉及电力行业输电线路悬垂金具的表面耐磨处理。

背景技术

45#钢是输电线路悬垂金具常用制造材料，由于45#钢输电线路悬垂金具表面硬度较低，耐磨性能较差，使用过程中表面容易产生磨损，导致悬垂金具的使用寿命降低，检修周期缩短，输电线路使用可靠性下降，运行维护成本升高，影响电网安全稳定运行和可靠供电。

气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，共渗介质在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。通过软氮化处理，工件抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性能显著的提高，氮化层硬度提高并具有一定韧性。

采用气体软氮化处理这一工艺简单的表面处理技术对输电线路悬垂金具进行表面处理，在行业内鲜有采用。经研究表明，气体软氮化处理能有效增加输电线路悬垂金具的使用寿命，延长检修周期降低维护成本，提升输电线路悬垂金具的使用可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种45#钢输电线路悬垂金具表面软氮化处理方法，旨在解决输电线路悬垂金具耐磨性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现：

一种利用气体软氮化提高输电线路悬垂金具耐磨性的方法，本发明工艺步骤为：（1）将45#钢输电线路悬垂金具进行退火处理：加热温度400℃-720℃之间，加热速度150℃-200℃/h之间，保温时间根据工件厚度来确定，位于1h/20mm-1h/15mm之间，冷却速度控制在100℃-200℃之间；氨气和甲醇的质量比位于之间；（2）将金具放入密封箱式氮化炉，并放入氨气和甲醇；（3）软氮化处理：包括为匀速升温、保温和冷却三过程，匀速升温速率在200℃/h-300℃/h之间，保温温度520℃-620℃，保温时间3-5小时，冷却速率100℃/h-200℃/h。

所述45#钢悬垂金具是可用于输电线路的悬垂金具。

本发明与现有技术相比，具有下列优点和效果：采用上述方案，在45#钢输电线路悬垂金具表面形成硬化渗氮层，渗氮层组织均匀明显，表面硬度可达到400HV以上，其摩擦系数比金具基体材料45#钢的小，金具表面耐磨性提高，耐冲击性能提升。该工艺简单，可以有效的提高输电线路悬垂金具的表面硬度和耐磨性，保证金具使用的可靠性，延长使用寿命。

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步解释。

附图说明

图1为本发明软氮化处理工艺示意图。

具体实施方式

结合具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种利用气体软氮化提高输电线路悬垂金具耐磨性的方法，本发明工艺步骤为：（1）将45#钢输电线路悬垂金具进行退火处理：加热温度400℃-720℃之间，加热速度150℃-200℃/h之间，保温时间根据工件厚度来确定，位于1h/20mm-1h/15mm之间，冷却速度控制在100℃-200℃之间；氨气和甲醇的质量比位于之间；（2）将金具放入密封箱式氮化炉，并放入氨气和甲醇；（3）软氮化处理：包括为匀速升温、保温和冷却三过程，匀速升温速率在200℃/h-300℃/h之间，保温温度520℃-620℃，保温时间3-5小时，冷却速率100℃/h-200℃/h。

软氮化处理工艺见附图1。

本发明原理：向箱式氮化炉中通入氨气(NH₃)和甲醇(CH₃OH)，在520°C-620°C下，发生如下反应：

2NH₃→2[N]+3H₂

CH₃OH→CO+2H₂

CO+H₂→H₂O+[C]

在此温度下，45#钢输电线路金具表面软氮化过程将分为三部分：

分解过程，NH₃和CH₃OH分解成原子态的[N]和[C]；

吸附过程，[N]和[C]被铁晶格捕获并渗入钢中；

扩散过程，渗入的[N]和[C]在钢基体产生浓度梯度差，逐渐向基体内层扩散，达所需渗入度。

实施案例1

本发明是通过以下步骤实现的：

将退火处理的45#钢输电线路悬垂金具放入密封的箱式氮化炉；