專利名稱：高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，特別是一種高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，屬于鋼鐵化學熱處理領域。
背景技術：
經文獻檢索發(fā)現，程曉敏等人在《武漢工學院學報》，VOL.14，NO.3，1992.9，P.64-70上發(fā)表“奧氏體氮碳共滲滲層組織與性能的研究”，該文介紹了實驗用材料為15鋼，采用NH3+甲醇在650℃X2小時進行奧氏體氮碳共滲，滲層由化合物層、奧氏體層和擴散層組成，化合物主要由ε和γ′組成。此文采用正交實驗法找出最佳共滲工藝參數，做了組織分析和性能實驗，得出滲層有較高的沖擊韌性和良好的耐磨性，滲層最高硬度為800HV。該文獻技術存在的主要問題是(1)采用NH3+甲醇，NH3和甲醇相互作用結果必然會生成氫氰酸(HCN)，污染環(huán)境；(2)共滲后沒有進行等組或時效處理。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，使其能在600～700℃(與奧氏體氮碳共滲溫度范圍相同)，用純氨或氨+氨分解氣進行高溫氣體滲氮，淬火后，再于180～300℃時效，也可高溫氣體滲氮后直接淬入180～300℃等溫槽中等溫淬火，高溫氣體滲氮后直接等溫淬火可以進一步減少熱處理畸變，畸變程度與鐵素體氮碳共滲相當。獲得高彌散的高硬度組織，心部還能保持好的韌性和塑性。工藝實施簡單，成本低，變形小，無污染。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的，本發(fā)明主要是采用清潔的鋼鐵高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，即在鋼鐵高溫氣體滲氮時，選擇適當的溫度、時間、氮勢和冷卻方法，在只含氮無碳的介質進行滲氮，表面形成ε-Fe2-3N化合物層，次表層為高氮奧氏體，滲后采用水基或油基淬火介質直接淬火，后在180～300℃時效或在奧氏體滲氮后直接于180～300℃等溫。
本發(fā)明所確定的工藝參數為溫度600～700℃，介質純氨或氨+氨分解氣或氨+氮，分解率為50～92％，時間2～6小時；冷卻方法1)滲氮后水基或油基淬火介質直接淬火，然后于180～300℃回火2～10小時；2)或滲氮后淬于180～300℃硝鹽浴或油浴中等溫2～10小時。
以下對本發(fā)明進一步說明當爐溫升到600～700℃時，將工件送入爐內，然后關閉爐蓋，打開排氣口，并通入氨氣或氨+氨分解氣，或氨+氮，分解率為50～92％，將爐溫升到工作溫度，并保持工作溫度為穩(wěn)定，通過調節(jié)氨加入量，將氨分解率保持在工藝規(guī)定的范圍內，高溫氣體滲氮時間為2～6小時，然后出爐水淬或油淬火，再于180～300℃回火2～10小時，或者在奧氏體滲氮結束后將工件直接于180～300℃等溫2～10小時。
本發(fā)明具有實質性特點和顯著進步，能在與奧氏體氮碳共滲相同的溫度(600～700℃)下，用純氨或氨+氨分解氣或氨+氮氣進行高溫氣體滲氮，代替奧氏體氮碳共滲中同時滲入氮和碳組份的氣體。通過選擇溫度、時間和氨分解率(氮勢)等參數，在表面形成ε化合物層和次表面的高氮奧氏體淬火層，并通過淬火和時效(180～300℃)，也可在高溫氣體滲氮后直接淬入180～300℃等溫槽中進行等溫淬火后獲得高的硬度。心部好的塑性和韌性?？蛇M一步減少熱處理畸變，畸變程度與鐵素體氮碳共滲相當。用此工藝來代替奧氏體氮碳共滲，可以根除產生氫氰酸的根源，用來代替鐵素體氮碳共滲，不僅根除氫氰酸的污染，還能提高有效硬化層的深度。
具體實施例方式
以下結合本發(fā)明進一步提供六項實施例


實施例的最大優(yōu)點是在介質中不加入任何含碳物質，從而根除了氫氰酸對環(huán)境的污染。本發(fā)明采用的高溫滲氮后直接等溫淬火工藝可以進一步減少熱處理畸變，可廣泛用于碳鋼、鑄鐵、合金結構鋼、合金工模具鋼、滲氮鋼等鋼鐵材料，利用本發(fā)明所獲得的滲層硬度可達1000～1500HV。基體無相變，心部有很好的韌性，性能明顯超過鐵素體氮碳共滲與短時滲氮。
權利要求
1.一種高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，其特征在于鋼鐵高溫氣體滲氮時，選擇適當的溫度、時間、氮勢和冷卻方法，在只含氮無碳的介質進行滲氮，表面形成ε-Fe2-3N化合物層，次表層為高氮奧氏體，滲后采用直接淬火，水基或油基淬火介質，后在180～300℃時效或在奧氏體滲氮后直接于180～300℃等溫。
2.根據權利要求1所述的這種高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，其特征是所確定的工藝參數為溫度600～700℃，介質純氨或氨+氨分解氣或氨+氮，分解率為50～92％，時間2～6小時；冷卻方法1)滲氮后水基或油基淬火介質直接淬火，然后于180～300℃回火2～10小時；2)或滲氮后淬于180～300℃硝鹽浴或油浴中等溫2～10小時。
3.根據權利要求1或者2所述的這種高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝，其特征是以下對本發(fā)明進一步說明當爐溫升到600～700℃時，將工件送入爐內，然后關閉爐蓋，打開排氣口，并通入氨氣或氨+氨分解氣或氨+氮，分解率為50～92％，將爐溫升到工作溫度，并保持工作溫度為穩(wěn)定，通過調節(jié)氨加入量，將氨分解率保持在工藝規(guī)定的范圍內，高溫氣體滲氮時間為2～6小時，然后出爐水淬或油淬火，再于180～300℃回火2～10小時，或者在奧氏體滲氮結束后將工件直接于180～300℃等溫2～10小時。
全文摘要
高溫氣體滲氮淬火時效或等溫淬火工藝屬于鋼鐵化學熱處理領域。鋼鐵高溫氣體滲氮時，選擇適當的溫度、時間、氮勢和冷卻方法，在只含氮無碳的介質進行滲氮，表面形成ε－Fe
文檔編號C21D1/20GK1396297SQ02136610
公開日2003年2月12日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權日2002年8月22日
發(fā)明者胡明娟, 潘健生, 卑多慧, 張燕榮 申請人:上海交通大學