[發明專利]鋼的空氣－乙醇離子氮碳氧共滲工藝

無效

• 申請號: 200710092889.0
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101139694A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 周上祺;劉林飛;黃玉堂
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38
• 代理公司: 重慶大學專利中心
• 代理人: 張榮清

技術領域：

本發明涉及鋼的表面化學熱處理工藝。適用于碳鋼、合金結構鋼和工模具鋼的表面強化。

背景技術：

中國發明專利申請號為200510057118.9的《鋼的空氣/汽油離子多元共滲工藝》發明申請，其工藝流程為：(1)將調質后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上，關閉爐體，用機械泵將離子滲氮爐內抽成真空至50～120Pa；(2)向陰陽極輸入10～1000V的可調直流高壓至爐內打散弧，打散弧稀少后再調直流電壓直至不打或少打散??；(3)向滲氮爐內通空氣和汽油混合氣；(4)以50～100℃/小時的速度將工件加熱到500～580℃；(5)保溫0.5～60小時后，關閉氣源和電源，用機械泵排除離子滲氮爐內的空氣和汽油混合氣，以50～100℃/小時的速度隨爐冷至50～150℃后停爐，待工件在爐內冷卻至室溫后開爐取出工件。

其不足之處在于：1、利用空氣和汽油作為氣源，其中汽油是不可再生的能源；

2、汽油分子比較大，不容易離解出活性原子，導致過量的碳容易使輝光熄滅；

3、該工藝的表面硬度偏低。

發明內容：

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種空氣-乙醇離子氮碳氧共滲工藝，利用該工藝對鋼進行離子氮碳氧共滲，解決氣源的可再生問題，并且工藝參數容易調節使輝光穩定和提高表面硬度。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案是：

本發明的主要原理是利用乙醇的氧化脫氫反應，一方面消耗掉離子滲氮爐中過剩的氧氣，另一方面脫氫后產生的氫分子、氫原子及它們的離子，有助于產生活性氮原子，乙醇的裂解也提供共滲所需要的活性碳原子。

(1)將調質后的工件清洗、干燥，置于離子滲氮爐內的陰極盤上；

(2)關閉爐體，用機械泵將離子滲氮爐內抽成真空至50～120Pa；

(3)接通電源開關，向陰陽極輸入2～900V直流電壓至爐內打散弧，打散弧稀少后，再調直流電壓直至不打散?。?/p>

(4)向離子滲氮爐內同時通入流量比為25∶(3～9)的空氣和乙醇揮發氣，以50～150℃/小時的加熱速度將工件加熱到480～640℃；

(5)在620～680V保溫0.5～60小時后，關閉氣源和電源，以50～100℃/小時的冷卻速度隨爐冷至50～150℃后停爐，待工件在爐內冷卻至室溫后開爐取出工件。

本發明與現有技術相比具有以下技術效果：

與空氣-汽油離子多元共滲工藝相比，空氣-乙醇離子氮碳氧共滲工藝主要應用空氣和乙醇，空氣和乙醇揮發氣直接通入爐內，不用經過干燥，使裝置更加簡化，乙醇能再生，工藝參數容易調節使輝光穩定，表面硬度可達HV750，提高了50％。

附圖說明：

圖1為空氣作滲氮氣源的空氣-乙醇離子氮碳氧共滲工藝流程圖；

圖2為空氣作滲氮氣源的空氣-乙醇離子氮碳氧共滲工藝供氣系統示意圖；

圖3為40Cr鋼用流量比為25∶3的空氣和乙醇揮發氣在680V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

圖4為40Cr鋼用流量比為25∶3的空氣和乙醇揮發氣在640V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

圖5為40Cr鋼用流量比為25∶6的空氣和乙醇揮發氣在680V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

圖6為40Cr鋼用流量比為25∶6的空氣和乙醇揮發氣在640V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

圖7為45鋼用流量比為25∶9的空氣和乙醇揮發氣在680V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

圖8為45鋼用流量比為25∶9的空氣和乙醇揮發氣在640V電壓下處理5小時后的顯微硬度曲線圖；

在圖2中，1為貯液罐，2和3為流量計，4為連通器，5為離子滲氮爐體，6為工件，7為陰極盤。在圖2～7中，橫坐標表示離表面的距離，縱坐標表示硬度值(HV0.2)

具體實施方式：

實施例1：40Cr鋼的空氣-乙醇離子氮碳氧共滲工藝

(1)將調質后的工件清洗、干燥，置于離子滲氮爐內的陰極盤上；

(2)關閉爐體，用機械泵將離子滲氮爐內抽成真空至100Pa；

(3)接通電源開關，向陰陽極輸入900V的可調直流電壓至爐內打散弧，打散弧稀少后再調直流電壓直至不打散弧；

(4)向離子滲氮爐內同時通入流量比為25∶3的空氣和乙醇揮發氣，以100℃/小時的加熱速度將工件加熱到480℃；