本發(fā)明屬于金屬表面化學(xué)熱處理技術(shù)，涉及一種高效控制離子滲氮形成的氮化疏松層的熱處理方法。

背景技術(shù)：

齒輪具有良好的綜合性能，為滿足其表面耐磨性能，通常采用滲氮方法，主要有：(1)離子滲氮；(2)鹽浴滲氮；(3)氣體滲氮等。離子滲氮化學(xué)熱處理中開(kāi)發(fā)最早、應(yīng)用范圍最廣的一項(xiàng)技術(shù)，具有滲層均勻，效率高，污染少，處理時(shí)間短，工件變形小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，已成為許多產(chǎn)品零件不可或缺的表面強(qiáng)化工藝。

為了提高齒輪表面的硬度及耐摩性，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)通常使用離子滲氮作為提高齒輪表面性能的有效熱處理方法，但由于離子滲氮工藝不當(dāng)，氮化層中普遍存在嚴(yán)重疏松現(xiàn)象，嚴(yán)重降低了42CrMo氮化層的表面硬度和耐磨性能，同時(shí)還降低了其表面的粗糙度，影響了42CrMo使用過(guò)程中的接觸疲勞強(qiáng)度。為了克服以上缺陷，實(shí)際生產(chǎn)中一般采多次返工處理等方法，但其返工合格率較低，處理成本較高等不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高效控制離子滲氮形成的氮化疏松層的熱處理方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種高效控制離子滲氮形成的氮化疏松層的熱處理方法，包括以下步驟：

(1)將42CrMo齒輪放入離子滲氮爐中，抽真空至小于10Pa，調(diào)節(jié)電壓為最大值、緩慢調(diào)節(jié)電流數(shù)值直至起輝，通入氫氣進(jìn)行離子濺射10min，繼續(xù)通入氮?dú)猓{(diào)節(jié)氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?：3，繼續(xù)升溫；

(2)待溫度升到氧化溫度250～350℃時(shí)，關(guān)閉氮?dú)夂蜌錃忾y門，通入空氣，空氣流量為3～5L/min，爐內(nèi)氣氛壓力為50～150Pa，保溫時(shí)間為0.25～1h；

(3)關(guān)閉空氣閥門，開(kāi)啟氮?dú)夂蜌錃忾y門，調(diào)節(jié)氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?：3，繼續(xù)升溫達(dá)到滲氮溫度560℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)進(jìn)行離子滲氮，滲氮?dú)夥諌毫?00～400Pa，保溫時(shí)間為10h；

(4)離子氮化后逐漸減少氫氣的流量至零，將電壓、電流表示數(shù)調(diào)為零，通入適量氮?dú)饫鋮s，冷卻到室溫后將試樣取出。

進(jìn)一步地，步驟(2)中空氣流量為4L/min，爐內(nèi)氣氛壓力為100Pa，保溫時(shí)間為0.5h。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明彌補(bǔ)了離子滲氮的不足之處，離子氮化前增加氧化處理過(guò)程，在材料表面生成致密的氧化層，增加表面自由能，提高了工件表面的氮含量使離子氮化后的金相組織中消除了疏松，提高了42CrMo表面硬度、耐磨性及其工件的等級(jí)精度，徹底解決了疏松可能帶來(lái)的一系列質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)一步提高了滲氮層的綜合性能氮化疏松級(jí)別。根據(jù)GB/T11354金相組織評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，氮化疏松級(jí)別從原先4級(jí)提高為1級(jí)。

(2)本發(fā)明不用添加任何輔助設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，預(yù)氧化介質(zhì)為空氣，而且氧化溫度較低，降低了能源的消耗，具有處理成本低和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)；氧化與離子滲氮連續(xù)進(jìn)行，并且在同一離子滲氮爐內(nèi)，相比現(xiàn)有的氧化技術(shù)，該技術(shù)操作簡(jiǎn)單易行。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是對(duì)比例中得到的模具的金相組織圖；

圖2是實(shí)施例中得到的模具的金相組織圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。

對(duì)比例

將42CrMo齒輪放入離子滲氮爐中，抽真空至小于10Pa，調(diào)節(jié)電壓為最大值、緩慢調(diào)節(jié)電流數(shù)值直至起輝，通入氫氣進(jìn)行離子濺射10min，繼續(xù)通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?：3，繼續(xù)升溫。

待溫度達(dá)到滲氮溫度560℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)進(jìn)行離子滲氮，滲氮?dú)夥諌毫?50Pa，保溫時(shí)間為10h。

離子滲氮結(jié)束后，關(guān)閉氮?dú)夂蜌錃忾y門。待溫度降到室溫后取出試樣，最后進(jìn)行金相組織評(píng)判。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)圖1，從圖中可得出氮化層中疏松層較為嚴(yán)重，根據(jù)GB/T11354金相組織評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，氮化疏松級(jí)別可評(píng)判為4級(jí)。

實(shí)施例

將42CrMo齒輪放入離子滲氮爐中，抽真空至小于10Pa，調(diào)節(jié)電壓為最大值、緩慢調(diào)節(jié)電流數(shù)值直至起輝，通入氫氣進(jìn)行離子濺射10min，繼續(xù)通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?：3，繼續(xù)升溫。

待溫度升到氧化溫度350℃時(shí)，關(guān)閉氮?dú)夂蜌錃忾y門，通入空氣，空氣流量為4L/min，爐內(nèi)氣氛壓力為100Pa，保溫時(shí)間為0.5h。

關(guān)閉空氣閥門，開(kāi)啟氮?dú)夂蜌錃忾y門，調(diào)節(jié)氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?：3，繼續(xù)升溫，待溫度達(dá)到滲氮溫度560℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)進(jìn)行離子滲氮，滲氮?dú)夥諌毫?50Pa，保溫時(shí)間為10h。

離子滲氮結(jié)束后，關(guān)閉氮?dú)夂蜌錃忾y門。待溫度降到室溫后取出實(shí)驗(yàn)試樣，最后進(jìn)行金相組織評(píng)判。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：見(jiàn)圖2，從圖中可得出氮化層中無(wú)疏松現(xiàn)象，徹底解決了疏松可能帶來(lái)的一系列質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)GB/T11354金相組織評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，氮化疏松級(jí)別可評(píng)判為1級(jí)。由此可知，齒輪材料42CrMo離子氮化前增加氧化處理可高效控制氮化層疏松級(jí)別。

表1對(duì)比例與實(shí)施例工藝生成的疏松層對(duì)比

由表1可知，齒輪材料42CrMo離子氮化前，預(yù)先對(duì)起設(shè)定氧化溫度350℃，氧化時(shí)間為0.5h，氧化后對(duì)其在560℃離子滲氮10h。離子滲氮處理后，其氮化層中無(wú)疏松現(xiàn)象，進(jìn)而避免了氮化層中疏松現(xiàn)象，提高了42CrMo表面硬度、耐磨性及其工件的等級(jí)精度，徹底解決了疏松可能帶來(lái)的一系列質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)GB/T11354金相組織評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，氮化疏松級(jí)別從原先4級(jí)提高為1級(jí)。本發(fā)明不用添加任何輔助設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，預(yù)氧化介質(zhì)為空氣，而且氧化溫度較低，降低了能源的消耗，具有處理成本低和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)；氧化與離子滲氮連續(xù)進(jìn)行，并且在同一離子滲氮爐內(nèi)，相比現(xiàn)有的氧化技術(shù)，該技術(shù)操作簡(jiǎn)單易行。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。