[发明专利]一种离子渗氮复合表面改性处理方法

说明书

本发明公开了一种离子渗氮复合表面改性处理方法，包括以下方法步骤：a，首先对钢材进行切割加工，切割加工选择激光切割，并对表面进行抛光处理；b，将切割后的工件进行高温加热处理；c，将热处理后的板材送入真空炉中进行渗氮处理；d，对渗氮完成后的板材进行正火和回火加工，然后自然冷却至常温，完成加工。本发明专利渗入速度快，无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高两倍以上，达到节能效果，可大大降低处理成本，渗氮组织易于控制，通过调节氮、氧、氢及其他气氛的比例，可自由地调节化合物层的组成，从而获得预期的机械性能，适应范围广泛，且污染废弃物较少，较为环保。

技术领域

本发明涉及离子渗氮技术领域，尤其是一种离子渗氮复合表面改性处理方法。

背景技术

离子渗氮是在低真空的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，使之产生辉光放电进行渗氮处理的化学热处理工艺。离子渗氮有多种名称，如离子氮化、辉光放电氮化、离子轰击渗氮、等离子体渗氮等。

离子渗氮是在真空室内进行的，工件接高压直流电源的负极，真空中单接正极。将真空室的真空度抽到10Pa后，充入少量氮气或氢气、氮气的混合气体。当电压调整到400-800V时，氮即电离分解成氮离子、氢离子和电子，并在工件表面产生辉光放电现象。正离子受电场作用加速轰击工件表面，使工件升温到渗氮温度。氮离子在钢件表面获得电子，还原成氮原子而渗入钢件表面并向内部扩散，形成渗氮层。目前传统的离子渗氮处理技术效率较低，并且处理后的钢材平整度较差，针对以上的问题，在此我们提出一种离子渗氮复合表面改性处理方法。

发明内容

本发明为解决上述现象，采用以下改性的技术方案，一种离子渗氮复合表面改性处理方法，包括以下方法步骤，a，首先对钢材进行切割加工，切割加工选择激光切割，并对表面进行抛光处理；

b，将切割后的工件进行高温加热处理；

c，将热处理后的板材送入真空炉中进行渗氮处理；

d，对渗氮完成后的板材进行正火和回火加工，然后自然冷却至常温，完成加工。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤a中，切割包括以下步骤，采用有限元分析软件，应用CAD或UG建模系统创建工件数值模拟模型；所述激光控制系统输出的激光的波长为12.4μm-32.6μm，功率为80W-420W，频率为180MHz，激光输出单元和工作平台之间的距离为0cm-45cm。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤b中加热工序包括以下步骤，辅助加热炉中进行加热，温度控制在1000-1200℃，还原期需要加强脱氧操作，向炉内加入纯度为98％的V、W、Mo、Cr的合金元素，加热完成后进行表面清理去除分型面和芯头处的披缝、毛刺、冒口切除痕迹，然后进行表面处理。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤c中，采用氮气、氧气、氢气混合气体，氮气与氢气的流量分别为180ml/min和720ml/min，氧气设为50ml/min，气体压力保持在500Pa，温度为650℃，时间为1.8h。

作为本发明的进一步优选方式，步骤c中，所述真空炉保温阶段电流密度为0.5-5mA/cm2,电压600-700V。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤d中，所述正火工序在常温范围内进行奥氏体化处理，然后进行保温，保温时间根据零件有效厚度确定；将保温后的工件快速放入流动的水基悬浮液淬火介质中冷却，然后取出停留在空气中，多次重复上述冷却及停留过程；正火：将工件放入电阻炉中，在正火温度下保温；冷却：将正火后的工件取出，在空气中冷却至室温。