[发明专利]一种低温软氮化工艺

说明书

本发明公开了一种低温软氮化工艺，其低温软氮化的工艺流程如下：S1、选用气体氮化处理炉，选用“氮气+氨气+二氧化碳”渗剂添加至氮化处理炉中；S2、工件毛坯调质预处理：使工件具有良好的综合机械性能；S3、工件毛坯清洗和洁净，保证表面洁净；S4、预热，保温时间控制在40‑60分钟；S5、预热后的工件转移至气体氮化处理炉中进行软氮化；S6、软氮化后冷却；本发明通过选用“氮气+氨气+二氧化碳”渗剂作为氮化的气体介质，并严格控制滴注比例，可使工件在氮化后拥有更加良好的综合性机械性能（硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性），同时通过在氮化炉中设置有氢探头，以用于渗剂气氛、氮势的自动控制，安全环保。

技术领域

本发明涉及热处理工艺技术领域，特别涉及一种低温软氮化工艺。

背景技术

从20世纪50年代开始逐步用于工业生产，由于其不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉末冶金材料均可处理；所获得的渗层组织硬度较高，显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性，在干摩擦条件下具有抗擦伤和抗咬合等性能；工件处理后一般不需再进行热处理与机加工；变形较小等优点，如今已广泛应用于承受较轻与中等载荷、表面有一定耐磨性要求的工件，如模具、量具、刀具、轴销、齿轮、气缸套、机械结构件等。

软氮化为常用的金属热处理工艺之一，根据采用的渗剂形态、方法的不同，软氮化工艺一般分为在气体介质中进行的气体软氮化、在盐浴中进行的液体软氮化两种，气体软氮化的工艺原理是将钢铁工件在活性氮、碳介质中加热、保温，使氮和碳同时渗入工件表面—即氮碳共渗，并以渗氮为主，在工件表层获得致密、化学稳定性高的氮碳化合物层及表面向内的扩散层，一般碳钢、低合金钢共渗处理后表面硬度较渗氮低，故习惯上称软氮化。

实际上，工件经软氮化后的硬度、渗层组织等与其材料及软氮化工艺有关，为了使金属工件获得更加良好机械性能（硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性），为了满足一些要求软氮化后工件心部仍然保持高调质硬度的工件，需要开发一种低温软氮化工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温软氮化工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温软氮化工艺，其低温软氮化的工艺流程如下：

S1、选用体积为600×600×1200、气体软氮化处理炉最大处理量为600公斤/炉的气体氮化处理炉，并根据工件材质、技术要求与设备特点，采用“氮气+氨气+二氧化碳”渗剂添加至氮化处理炉中，并在炉中配备氢探头用于渗剂气氛、氮势的自动控制，安全环保；

S2、工件毛坯调质预处理：将需要氮化处理的工件毛坯放入淬火炉中；通过淬火和高温回火（500-650摄氏度）的工艺对工件毛坯进行调质处理，以提高工件的强度和韧性，使工件具有良好的综合机械性能，为软氮化做好组织准备；

S3、工件毛坯清洗和洁净，对调质后的工件毛坯进行冷却，并采用除油污清洗液清洗和防锈液漂洗，以除去工件表面的油污和锈迹，保证表面洁净；

S4、预热，将清洗洁净后的工件放入预热炉中进行预热，预热温度控制在300-450摄氏度，保温时间控制在40-60分钟；

S5、预热后的工件转移至气体氮化处理炉中进行软氮化，软氮化的温度较常规低20-50摄氏度，软氮化的温度应调节至530～540℃（针对40Cr等结构钢工件），软氮化段时间：共渗层深度与共渗时间呈抛物线关系，随时间延长，共渗层加深，为保证共渗深等符合要求，软氮化段时间相应延长1-2h；

S6、软氮化后冷却：软氮化后一般快速冷却，以使共渗层迅速形成含氮马氏体，达到表面高硬度，常用方式可将氮化的工件浸入油中冷却及炉外快速水循环冷却（炉膛内气冷），冷却时间一般为0.5～1h，工件在炉内冷至100℃以下出炉。

优选的，工艺中通入的各气体介质纯度为：氮气（纯度≥99.999%）；氨气（纯度≥99.9%）；二氧化碳气（纯度≥99. 9%）。