[发明专利]一种硫氮共渗新方法

说明书

本发明属于钢铁零件表面热处理领域，特别是涉及一种借助于高频感应加热进行硫氮共渗的新方法。

钢铁零件经硫氮共渗处理后，可以增强耐磨和抗蚀能力。现有的硫氮共渗多采用气体法，先将工件置于电炉内，然后通入气体介质，进行电加热，达到硫氮共渗。例如：日本《金属表面技术》杂志，1975年第26卷第6期中公开了一种“钢铁气体硫氮共渗法”，就是把硫化氢和氨气通入炉内对低碳钢进行硫氮共渗。共渗时间为120分钟，获得渗层60μm，这种方法的缺点是渗速慢，耗能多，硫化氢分解放出的气体对环境有污染。

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、渗速快、耗能少，没有环境污染的硫氮共渗新方法。

本发明是通过以下方式实现的一种硫氮共渗新方法，首先将工件置于容器内，并在工件上下及四周充填混合渗剂，然后密封容器进行加热，混合渗剂由硫代硫酸钠和尿素组成，放有工件的容器被置于感应器内进行间断式高频加热。混合渗剂中硫代硫酸钠与尿素的最佳配比为1∶2～4。进行间断式高频加热时，加热时间与停止时间之比以1∶1.5～2.5为最佳。

本发明由于采用间断式高频加热和含有硫代硫酸钠与尿素的混合渗剂，因此，与普通硫氮共渗方法相比，工艺简单，渗速快(可提高40％～50％)，节约电能(约30％～50％)，且没有环境污染。

附图说明：图1为高频硫氮共渗示意图，图2为加热时间与渗层厚度关系的曲线图。

下面结合附图对本发明作详细说明：

I、把钢铁工件2置于陶瓷(或石英)容器1内，同时将由硫代硫酸钠和尿素组成的混合渗剂3置于钢铁工件2上下及四周(混合渗剂中硫代硫酸钠与尿素的最佳配比为1∶2～4)，加盖或涂泥密封；II、把放有钢铁工件2的陶瓷(或石英)容器1置于感应器4内，感应器4与陶瓷(或石英)容器1的间隙以5-15mm为最佳；III、进行间断式高频加热，加热时间与停止加热时间以1∶1.5～2.5为最佳。

当混合渗剂3被加热至500～600℃时，分解出较多的活性原子进行钢铁工件2表面，并形成硫化物，而氮在铁素体区内有较高的扩散能力，在次层形成氮化物。渗后有明显的渗层，即表层硫化物和次层氮化物。随着加热时间的延长，渗层厚度增加，这样便实现了硫氮共渗。下面给出三类钢件高频硫氮共渗加热时间和渗层厚度的关系(见附表1)：

         附表1  高频硫氮共渗加热时间与渗层厚度的关系

  钢    种总加热时间   min              渗    层     厚     度(μm)                  硬          度(HV)    硫化物层+氮化物层  扩散层 硫化物层 氮化物层  扩散层    10    8    11    17    20    30    45    15    20    25    300    900   360    40Cr    8    11    17    12    14    15    20    25    30    300    940   400 38CrMoAlA    8    11    17    10    15    20    30    50    60    240    1040   330