[发明专利]一种奥氏体不锈钢的低温气体渗碳方法

说明书

本发明公开了一种奥氏体不锈钢的低温气体渗碳方法，包括将奥氏体不锈钢工件进行表面钝化膜处理，将奥氏体不锈钢放入渗碳炉中，抽真空通入渗碳气体，加热渗碳炉开始渗碳处理，所述的渗碳处理为两段式升降温过程，实现了在高温下活性碳原子在工件表面的高浓度富集以及低温下碳原子向工件内部的顺利扩散，使工件内部到表面形成均匀的碳原子浓度分布梯度。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其是涉及一种奥氏体不锈钢的低温气体渗碳方法。

背景技术

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18％、Ni 8％～25％、C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有优良的力学性能、高韧性和塑性，可加工性以及抗腐蚀性强，被广泛应用于化工、汽车、机械、海运及海洋构件等领域；但奥氏体不锈钢缺点是由于含碳量极低，导致表面强度和硬度较低，抗磨损性能、抗疲劳性能低，且不可能通过相变使之强化，严重影响奥氏体不锈钢的使用范围，或是大幅度降低零工件的使用寿命。

渗碳是常见的对金属表面进行强化处理的方法，具体方法为将工件置入具有活性渗碳介质中，加热后保温，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳层，使钢件的表面硬度和强度大幅增加，同时钢件内部仍保持原有成分的良好韧性和塑性。按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗(氰化)，其中气体渗碳，由于适合大量生产化，作业可以简化，目前最普遍被采用。但目前的渗碳工艺中，一般采用高浓度渗碳剂进行持续渗碳，这样会导致活钢表面形成粗大的块状活网状碳化物，导致表面过脆，韧性急剧下降。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种奥氏体不锈钢的低温气体渗碳方法。采取两段式升降温，提高了碳原子从工件内部到表面的分布均匀性，提高了性能。

本发明完整的技术方案包括：

一种奥氏体不锈钢的低温气体渗碳方法，包括如下步骤：

1)将奥氏体不锈钢工件进行表面钝化膜处理；

2)将奥氏体不锈钢放入渗碳炉中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入渗碳气体，加热渗碳炉开始渗碳处理，选择体积组成为CO：H₂＝(1.5-9)：1的渗碳气体，同时加入占渗碳气体总体积1-1.6倍的N₂，

所述的渗碳处理为两段式升降温过程，包括：

3.1由管路将体积组成为CO：H₂＝4：1的渗碳气体，并以与渗碳气体等体积的N₂，送入渗碳炉中，加热到500℃-550℃，保温6-8小时，

3.2随后由管路将体积组成为CO：H₂＝3：1的渗碳气体，并以占渗碳气体总体积1.4倍的N₂，送入渗碳炉中，降温到400℃-420℃，保温3-5小时，

3.3然后由管路将体积组成为CO：H₂＝4：1的渗碳气体，并以占渗碳气体总体积1.2倍的N₂，送入渗碳炉中，升温到480℃-500℃，保温4-6小时，

3.4随后由管路将体积组成为CO：H₂＝3：1的渗碳气体，并以占渗碳气体总体积1.6倍的N₂，送入渗碳炉中，在4小时内缓慢降温到390℃-400℃，保温8-10小时，保温3-5小时，

3.5随后再次对渗碳炉抽真空，充N₂保护并在320℃-350℃保温24小时，完成渗碳处理。

4)对奥氏体不锈钢工件进行低温气体渗碳热处理。