[发明专利]多次短时循环化学热处理法

说明书

本发明涉及一种化学热处理方法，适用于钢的渗碳、碳氮共渗等化学热处理。

已有的化学热处理方法，一般不要求快速升温，待工件被加热到处理温度后，在该温度上作长期保温，直至获得要求的渗入深度为止。已有的化学热处理方法总处理时间很长，比如，为获得1.0毫米的渗碳层，通常需要约10小时的气体渗碳总时间。还有一种叫做相变超塑性渗碳的方法（如：日本特许公报55-49153，铁基材料の浸碳方法）（1980.12.10），它要求将工件加热到A₁或A₃温度上下作温度循环，而同时要对工件施以机械负荷，使工件发生一定的塑性变形。这种方法需要特定的加荷装置，因而很难在生产中应用。

本发明的目的在于提高扩散元素在钢中的渗入速度，缩短化学热处理时间，并皆有细化奥氏体晶粒等功效。

本发明的构成是在化学热处理气氛中，至低从钢的Ac₁温度起，以0.5C/秒-1000℃/S的加热速度，将待处理工件或工件的待处理部分加热到Ac₃以上、1200℃以下的适当温度，并作0-15分钟保温后，以较快速度冷却到Ac₁以下温度使完成珠光体转变，接着再以上述方式加热、保温、冷却，……如此多次循环，直至获得要求的渗入深度。

适于本发明的化学热处理气氛，可以是渗碳或碳氮共渗气体，化学热处理盐浴，化学热处理膏剂、固体渗剂以及流态炉化学热处理浴。

适于本发明的加热方法，可以是感应加热，交直流通电电阻加热，盐浴及流态粒子炉加热等。

循环中的冷却可采用断电自冷或将工件从加热区取出冷却。

各次的升温速度、保温时间，以及它们合成一套化学热处理工艺的组合方式，需要根据钢种、渗入的元素种类和处理要求而定。

本发明的优点在于可以将渗碳或碳氮共渗等化学热处理的时间缩短到普通处理时间的十分之一以内，同时保证获得细小的奥氏体晶粒。比如，20号钢渗碳，35分钟深层1.5毫米，奥氏体晶粒度8-9级。

实施例：直径25mm、长150mm的20号钢轴，作通电加热膏剂渗碳，工艺为：首先以约20℃/S加热到1100℃，保温6分，断电自冷到约500℃;接着作两次20℃/S加热到1000℃，保温6分，断电自冷到500℃的循环;再以20℃/S加热到1000℃，保温6分钟，断电自冷到500℃;最后以约10℃/S加热到900℃，保温2分钟后断电自冷到室温。循环5次，总处理时间约45分钟，获得的全渗层深度约1.8mm，其中过共折和共折组织总厚度约0.8mm，渗碳层和基体的奥氏体晶粒度都在9级左右。