[发明专利]一种新型不锈钢的氮化工艺

说明书

本发明公开了一种新型不锈钢的氮化工艺，包括以下步骤：将清洗干净的不锈钢零件放入氮化炉中，室温时开始通入氮气，然后开始加热并进行第一次保温处理，再将通入的氮气换为氨气后继续加热并进行第二次保温处理，继续加热升温后进行第三次保温处理，在加热及保温期间通过催化剂喷射装置将四氯乙烯液体喷入炉中，保温处理结束后再通入氮气排出可氧化气体，让炉温慢慢降至室温后出炉，制得所述新型不锈钢。本发明可解决既不破坏产品表面粗糙度，又可通过氮化提高其耐蚀性能，且满足氮化的各项指标。

技术领域

本发明属于不锈钢氮化技术领域，尤其涉及一种新型不锈钢的氮化工艺。

背景技术

氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

由于不锈钢中的Cr、Ni含量很高，与空气作用在表面会形成一层致密的钝化膜，不锈钢氮化前，需除掉金属表层的钝化膜。传统工艺方法为先采用吹砂的方法去除金属表层钝化膜，为避免金属钝化膜的再次产生，需立即将产品装入氮化炉内，随后通入氨气进行不锈钢氮化。吹砂在氮化过程中虽能去除钝化膜，但对一些表面粗糙度要求高的产品，则不能达到满意的效果，耐蚀性能会因表面粗糙度的降低而下降，从而降低产品的使用寿命。

专利申请CN201710093435.9，公开了一种不锈钢氮化方法，具体涉及一种1Cr11MoNiWVNbN、1Cr17Ni2、0Cr17Ni4Cu4Nb、1Cr16Co5Ni2MoWVNbN不锈钢气体氮化的方法，该方法如下：将不锈钢装入氮化炉内，第一段氯化；第二段氯化；退氯。该方法目的是解决1Cr11MoNiWVNbN、2Cr12MoV、2Cr10MoVNbN不锈钢在利用现有的气体氮化方法进行氮化时极易出现质量不合格的问题。该方法具有速度快、效率高、质量好等优点，氮化时间比传统的气体氮化缩短了一倍以上，氮化层深、硬度、裂纹等指标均符合技术要求，氮化合格率达到100％。

但是，不管是传统氮化方法，还是现有其他一些氮化方法，他们的缺点在于氮化后会使工件的粗糙度增大，影响产品外观质量，在不改变其外观粗糙度的前提下难以达到不改变氮化质量要求。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种新型不锈钢的氮化工艺，目的在于可保证氮化工件的表面粗糙度不被改变，而其他指标性能同样可满足要求的新型氮化工艺。本发明可解决既不破坏产品表面粗糙度，又可通过氮化提高其耐蚀性能，且满足氮化的各项指标。本发明方法可以在不改变其外观粗糙度的前提下不改变氮化质量要求。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型不锈钢的氮化工艺，包括以下步骤：将清洗干净的不锈钢零件放入氮化炉中，室温时开始通入氮气，然后开始加热至350℃～380℃并一次保温处理30min，再将通入的氮气换为氨气，继续加热到400℃～420℃并二次保温处理30min后，继续升温至550℃并三次保温处理20～30h，期间通过催化剂喷射装置将四氯乙烯液体喷入炉中，保温处理结束后再通入氮气排出可氧化气体，让炉温慢慢降至室温后出炉，制得所述新型不锈钢。

进一步地，在加热及保温处理的过程中，将氨气分解率设置为：从25％～50％之间以脉冲形式，每隔1～2h进行一次四氯乙烯的喷射，且喷射量每次≤5mL；第三次保温处理结束后停止喷射四氯乙烯液体，并将氨气分解率调节至85％，继续保温处理3～5h再通入氮气排出可氧化气体。如图1所示，从图1可知，以脉冲式通入催化剂的方式可让氮化过程中的氮原子可以更充分地去除不锈钢材料的表面的钝化膜，使之反应更充分；另氨分解率为25％～50％的区间需保持15～20mbar的炉压力。

本申请工艺中，由于炉中本就有氨气的存在，在高温高压的条件下，四氯乙烯可与氨气反应生成氯化铵，氯化铵又再次分解，产生的氯化氢气体与金属形成化合物，其中的氯离子便与氨气分解出的氮原子置换，金属表面即可产生我们所需的氮化物。