[其他]高速钢材料表面化学热处理工艺方法

说明书

本发明属于金属表面化学热处理工艺方法，特别是高速钢材料表面化学热处理工艺方法。

已知的硫、氧、硼、碳、氮五元共渗工艺方法，是将一种配制好的有机溶液直接滴注到炉膛内进行热分解，从而使刀具表面同时渗入硫、氧、硼、碳、氮的工艺方法。共渗的渗剂是：硫脲、硼酸、甲酰胺、无水乙醇，配制方法是将8克硫脲和8克硼酸溶解到500毫升甲酰胺和500毫升乙醇的混合溶液中，共渗温度为560～570℃。共渗采用热炉装料。共渗后出炉油冷或空冷。为了消除氢脆，共渗后的刀具再经250℃回火1小时（《高速钢刀具的气体多元共渗》、《金属热处理》1973.4，第17页），其缺点在于五元共渗后的高速钢刀具经刃磨后直接使用，则因刀口太脆而出现崩刃现象，从而被加工零件的光洁度变坏，共渗后还需重新回火的渗后处理工艺。

本发明的目的在于提供一种设备简单，操作易行，渗剂易得，成本低廉，较少表层脆化，较少环境污染，渗后工件不再清洗，不需任何渗后处理工艺，表面质量特征乌黑美观，工艺方法简易合理，适用幅度宽广，便于推广应用的高速钢材料表面化学热处理工艺方法。

本发明目的是通过碳、氮、氧、硼四元复合气渗工艺方法实现的。炉内分解，平行注入，滴控数量，低温处理工艺条件下对高速钢工件进行碳、氮、氧、硼四元复合气渗，复合气渗后，不需渗后处理，平行注入是指在不变工艺条件下，碳、氮、氧、硼四种化学元素活性原子不作分段处理，而是复合处理一次等同注入过程;滴控数量是为了保证炉内化学反应的完成，以渗剂用量的滴量控制共渗气氛。滴量参数是根据炉膛容积和可控气氛优选而确定的;低温处理是指四元复合气渗处理的温度是在低于高速钢材料的回火温度条件下进行。四元复合气渗的渗剂是由含硼添加剂、稀释剂、含氮有机化合物、活化催渗剂、酮类组成。高速钢材料四元复合气渗工艺过程是将清洗并烘干的工件热装炉。为了保持和恢复复合气渗所需求气氛，以酮类渗剂进行排气。排气后，进行四元复合气渗2～4小时，共渗期间内炉气控制在30～60毫米水柱。共渗中间抽样检验2次，共渗后出炉油冷，进行成品包装。

高速钢材料表面碳、氮、氧、硼四元复合气渗工艺，方法简易合理，适用范围宽广，便于推广应用。共渗形成的渗层性能稳定，所用设备简单，操作简便易行，较少环境污染。所采用的渗剂易得。价格低廉，渗后的高速钢工件较少表层脆化，不需再进行回火等任何渗后处理工艺，也不需要清洗工件，且工件表面质量特征乌黑美观。经过四元复合气渗工艺处理的高速钢刀具，达到了高效率、低损耗、多功能地提高高速钢刀具的使用寿命，耐用度以及部分地代替价格昂贵的V₃N、CO₃N超硬高速钢刀具加工HB＜300-350的超硬材料，防止高速钢刀具在大气环境中工作所造成的难于克服的氧化锈蚀，也符合高速钢刀具必须朝着超硬刀具发展的方向。经碳、氮、氧、硼四元复合气渗的高速钢刀具获得稳定而良好的质量，从而具有较高的精度、光洁度和稳定的尺寸、寿命耐用度根据不同的加工物料受力状态和物料的原始状态不同，与未经处理的淬火回火刀具相比，分别稳定提高1～4倍，最高乃至10倍以上，从而节省了大量的高速钢材料，高速钢刀具表层硬度可以稳定提高3～5HRC单位，高速钢刀具硬度、切削效率、红硬性三大技术指标都有提高。

本发明的最佳实施例。高速钢W₁₈Cr₄V丝锥碳、氮、氧、硼四元复合气渗工艺方法，丝锥在装入RQ₂-75-9D型滴控井式气体渗碳炉以前，经过防锈磷化剂（PH1-2）、金属洗净剂清洗干净并烘干，达到表面没有油污、锈蚀、水珠等方可装炉，采用热装炉。装炉后，为了保持和恢复复合气渗所需求的气氛，以丙酮排气30分钟，每分钟120滴，排气后，进行复合气渗2～4小时，复合气渗期间炉气压力控制在30～60毫米水柱，复合气渗温度为540～560℃，复合气渗期间2次抽样检验，复合气渗后出炉，以10～20＃机油为介质进行冷却，随后进行成品包装。复合气渗的渗剂采用硼酐、乙醇、甲酰胺、氟硼酸钾、丙酮，使用时，在每10毫升乙醇中溶入1克硼酐，称为硼酐乙醇溶液，硼酐乙醇溶液与甲酰胺以容积比1∶2混合称混液。复合气渗期间，其用量以滴数控制，分别为混液每分钟210滴。丙酮每分钟105滴，氟硼酸钾的用量按渗剂总容积的2～5%滴入。渗剂用量的容积比是硼酐乙醇溶液∶甲酰胺∶丙酮∶氟硼酸钾为8∶16∶12∶1。