專利名稱：強(qiáng)化氮化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬化學(xué)熱處理工藝。
專利申請(qǐng)?zhí)枮?9104125.7的“氮化件的沉淀強(qiáng)化處理工藝”，雖然能夠進(jìn)一步提高氮化后工件的氮化層深度、硬度和耐磨性，但該工藝需將氮化件冷卻至室溫后再放入另一加熱爐中進(jìn)行加熱時(shí)效，既浪費(fèi)工時(shí)，又浪費(fèi)能源。
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)的不足，研究了在同一氮化爐內(nèi)既進(jìn)行氮化又進(jìn)行時(shí)效的強(qiáng)化氮化處理工藝。
碳鋼工件氮化后氮化層中含有ε、r′和α4相，對(duì)于合金鋼還含有合金氮化物。將氮化工件降溫至200～450℃時(shí)效，ε相中將析出彌散細(xì)小的α″相和Fe3C，αN中也將析出α″相，對(duì)于合金鋼還有合金氮化物析出。這些析出物，必將使氮化層產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化。
強(qiáng)化氮化處理工藝，由工件在通氨的氮化爐中的升溫(從室溫開(kāi)始)，氮化，降溫至某一溫度時(shí)效，停止供氨和隨爐冷卻至一定溫度出爐空冷組成。爐內(nèi)的氨壓或氨分解率，與常規(guī)氮化工藝相同，如對(duì)離子氮化，爐內(nèi)抽至9×10-1～1×10-2mmHg柱的真空后，通入氨氣，氨壓為2～5mmHg柱;對(duì)氣體氮化，氨分解率為18～25%。工件入爐后平均升溫速度為100～650℃/h，其值由工件形狀和裝爐量而定，裝爐量大，工件形狀復(fù)雜，升溫速度應(yīng)慢一些。升溫至氮化溫度(480～580℃)以后開(kāi)始進(jìn)行氮化，氮化時(shí)間為4～60小時(shí)，具體數(shù)值由氮化層深和采用何種氮化方法(如離子氮化或氣體氮化或鹽浴氮化或軟氮化)決定。對(duì)于軟氮化，一般為4～6小時(shí)，對(duì)于離子氮化一般為4～40小時(shí)，而對(duì)于氣體氮化則為40～60小時(shí)。對(duì)每一種氮化方法，如要求氮化層比較深時(shí)，氮化時(shí)間應(yīng)比較長(zhǎng)。氮化完畢后，工件以400～650℃/h的平均速度冷卻至200～450℃進(jìn)行時(shí)效，時(shí)效時(shí)間為0.5～5小時(shí)。時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間的選擇，與材質(zhì)有關(guān)，含合金元素少的鋼，溫度可取低一些，時(shí)間應(yīng)短一些;含合金元素多的鋼，溫度可取高一些，時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些。時(shí)效結(jié)束后，停止供氨，并排出爐內(nèi)氨氣，工件以100～400℃/h的速度隨爐冷卻至100～200℃出爐空冷。
本發(fā)明適用于離子氮化，氣體氮化，鹽浴氮化和軟氮化。
采用本發(fā)明進(jìn)行工件強(qiáng)化氮化處理后其硬度、硬化層深和耐磨性，均優(yōu)于處理時(shí)間相同的常規(guī)氮化工藝，硬度峰值較常規(guī)氮化工藝高出30～70%，硬化層深增加20～50%。
實(shí)施例調(diào)質(zhì)態(tài)的40Cr鋼試樣，置于離子氮化爐的陰極盤(pán)上，抽予真空至9×10-1mmHg柱后，通電打散弧清潔工件表面。打散弧停止后，向爐內(nèi)通氨氣，氨壓維持在3mmHg柱左右，并以500～620℃的平均速度升溫到(560±10)℃的溫度進(jìn)行氮化，氮化時(shí)間為4小時(shí)。氮化完畢后，工件以580～620℃/h的平均速度隨爐冷卻至(300±10)℃保溫時(shí)效，時(shí)效時(shí)間為2小時(shí)。時(shí)效完畢后，停止供氨，并排出爐內(nèi)氨氣，工件以180～220℃/h的速度隨爐冷卻至180～200℃出爐空冷。

圖1為40Cr鋼強(qiáng)化氮化處理工藝曲線，橫坐標(biāo)為時(shí)間(h)，縱坐標(biāo)為溫度(℃)。圖2為40Cr鋼常規(guī)離子氮化和強(qiáng)化離子氮化的硬度梯度曲線，橫坐標(biāo)為層深(mm)，縱坐標(biāo)為顯微硬度(Hm)。圖2中的曲線1為40Cr鋼常規(guī)離子氮化后的硬度梯度曲線，曲線2為40Cr強(qiáng)化離子氮化后的工藝曲線，兩者處理時(shí)間雖然都是6小時(shí)，氮化溫度都是(560±10)℃，但強(qiáng)化離子氮化后的硬度峰值(Hgm1041)和層深(0.5mm)，均大于常規(guī)離子氮化的硬度峰值(Hm610)和層深(0.35mm)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化氮化處理工藝，包括被處理工件在通氨的氮化爐中從室溫開(kāi)始升溫，氮化，隨爐降溫進(jìn)行時(shí)效處理，停止供氨后，隨爐冷卻出爐空冷。其特征在于被處理工件入爐后，以每小時(shí)100～650℃的平均速度升溫至480～580℃的氮化溫度，氮化4～60小時(shí)后，以每小時(shí)400～650℃的平均速度冷卻至200～450℃，時(shí)效0.5～5小時(shí)，再以每小時(shí)100～400℃的速度隨爐冷卻至100～200℃出爐空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化氮化處理工藝，其特征在于40Cr鋼被處理工件入爐后，以每小時(shí)580～620℃的平均速度升溫到(560±10)℃，氮化4小時(shí)后，又以每小時(shí)580～620℃的平均速度隨爐冷卻至(300±10)℃，時(shí)效2小時(shí)，再以每小時(shí)180～220℃的速度隨爐冷卻至180～200℃出爐空冷。
全文摘要
強(qiáng)化氮化處理工藝，由工件在通氮的氮化爐中的升溫(從室溫開(kāi)始)，氮化，降溫至某一溫度時(shí)效和隨爐冷卻至一定溫度出爐空冷組成。這種處理工藝能耗低，工件變形小，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，和處理時(shí)間相同的常規(guī)氮化工藝相比，能大大提高氮化件的耐磨性，硬度峰值增加30～70％，硬化層深增加20～50％。本發(fā)明適用于離子氮化，氣體氮化，鹽浴氮化和軟氮化。
文檔編號(hào)C23C8/24GK1069075SQ91107260
公開(kāi)日1993年2月17日 申請(qǐng)日期1991年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月27日
發(fā)明者任勤, 周上祺, 胡振紀(jì), 嚴(yán)金淮, 李輝 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)