[发明专利]一种氨基气体软氮化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种软氮化工艺，特别是一种氨基气体软氮化工艺。

背景技术

 软氮化是一种以渗N为主，并兼有渗C的一个表面处理工艺，软氮化因具有处理温度低、时间短、工件变形小，不受钢种限制，能显著提高工件的疲劳强度、耐磨性和腐蚀性等优点，被广泛应用于模具、量具、刀具等耐磨工件的处理，而现有的软氮化工艺往往存在工件硬度偏低、硬度和渗层不均匀、渗层较浅等缺陷，因此需要寻求一种优化的软氮化工艺来尽量避免上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种氨基气体软氮化工艺，它具有提高钢制工件硬度、使硬度和渗层均匀性升高、渗层较深的优点。

本发明的技术方案是：一种氨基气体软氮化工艺，包括以下步骤：

（1）将钢制工件放入加热炉中加热到800℃进行正火，并保温两个小时，然后再将钢制工件进行调质处理，正火过程和调质过程保证在一定的CO2气氛中进行；

（2）将进行调质后的钢制工件侵泡在浓硫酸和重铬酸钾的混合溶液中进行表面预处理，浸泡时间为1～2小时；

（3）将表面预处理后的钢制工件再使用酒精进行简单的表面清洁处理后，放入氮化炉中进行软氮化处理，氮化介质为NH3、N2、CO2，其中NH3的体积含量为49%～52%，N2的体积含量为42%～45%，CO2的体积含量为3%～5%，氮化处理的温度为550～565℃，氮化处理时间为1.5～2.5小时，NH3的分解率控制在55%～85%；

（4）软氮化处理结束后，停止氮化炉加热，并继续向氮化炉中通入一定量的N2，维持氮化炉内的正压环境，待炉内温度降至200℃左右时，用工具将钢制工件从氮化炉中取出，并立即放进冷水中，快速降温，钢制工件表面温度降至室温后，氮化处理过程即完成。

本发明进一步的技术方案是: 调质处理中选用的淬火温度为80～100℃，保温时间0.5～1小时，淬火时选用的淬冷介质为硼砂的水溶液，硼砂溶液中硼砂的质量百分含量为3～6%，回火温度为550～650℃，保温1～2.5小时。

本发明再进一步的技术方案是：软氮化处理时所采用的氮化炉内至少分布有两个加热装置，加热装置对称放置。

本发明更进一步的技术方案是：软氮化处理时所采用的氮化炉的升温速率和降温速率均不大于10℃/min。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

（1）本发明在软氮化处理之前进行了正火及调质处理的热处理工艺，可使钢制构件的基体硬度增强，而且热处理过程是在二氧化碳的气氛中进行，可有效避免钢制工件的表面的表面脱碳现象；

（2）本发明在软氮化处理时采用较低的升温及降温速率，并选用多个加热装置的氮化炉，可使渗层均匀；

（3）本发明在软氮化处理时采用NH3、N2、CO2为氮化介质，并合理的控制各氮化介质的体积含量及NH3的分解率、渗氮温度和渗氮时间，可保证渗氮层较深；

（4）本发明在软氮化处理时继续通入N2，保证氮化炉内的正压环境，并在氮化炉温度降低到200℃左右时立即进行水冷，既保证了渗层的均匀性，又可有效减少钢制工件的变形量。

具体实施方式

实施例1：

一种氨基气体软氮化工艺，包括以下步骤：

（1）将钢制工件放入加热炉中加热到800℃进行正火，并保温两个小时，然后再将钢制工件进行调质处理，正火过程和调质过程保证在一定的CO2气氛中进行；

（2）将进行调质后的钢制工件侵泡在浓硫酸和重铬酸钾的混合溶液中进行表面预处理，浸泡时间为1小时；

（3）将表面预处理后的钢制工件再使用酒精进行简单的表面清洁处理后，放入氮化炉中进行软氮化处理，氮化介质为NH3、N2、CO2，其中NH3的体积含量为51%，N2的体积含量为44%，CO2的体积含量为5%，氮化处理的温度为555℃，氮化处理时间为1.5小时，NH3的分解率控制在55%；

（4）软氮化处理结束后，停止氮化炉加热，并继续向氮化炉中通入一定量的N2，维持氮化炉内的正压环境，待炉内温度降至200℃时，用工具将钢制工件从氮化炉中取出，并立即放进冷水中，快速降温，钢制工件表面温度降至室温后，氮化处理过程即完成。

调质处理中选用的淬火温度为80℃，保温时间0.5小时，淬火时选用的淬冷介质为硼砂的水溶液，硼砂溶液中硼砂的质量百分含量为3%，回火温度为550℃，保温1小时，此调质处理工艺可保证钢制工件的硬度、强度等性能较好。