[發明專利]碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合熱處理工藝

無效

• 申請號: 200810230947.6
• 申請日: 2008-11-19
• 公開（公告）號: CN101418451A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 趙程;陳志遠;施進發
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C8/30;C23C10/52;C21D1/18
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 韓 華

技術領域

本發明涉及化學熱處理工藝，尤其是涉及一種碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合熱處理工藝。

背景技術

滲硼工藝在工件表面形成的硼化物層具有高的硬度和良好的耐磨性等優點，被廣泛應用于各種工模具及耐磨工件的熱處理工藝上，由于滲硼層脆性大，易剝落等缺點，制約著滲硼工藝技術的推廣應用。為改善滲硼層的脆性，人們進行了多種工藝方法的探討，但是現有的滲硼工藝和硼碳氮共滲工藝仍存在滲層較淺、硬度梯度比較陡、容易產生剝落等不足，滲層組織及性能還有待于進一步改善，而碳氮共滲工藝又存在著滲層硬度較低等不足。深層稀土硼碳氮共滲工藝克服了一般滲硼工藝、硼碳氮共滲工藝滲層較淺的問題，經其熱處理過的工件在沒有強烈沖擊振動的工況下可以顯著提高工件的使用壽命。但是在存在強烈沖擊振動的工況下使用時，由于表層高硬度的深層稀土硼碳氮共滲層與低硬度基體之間的硬度差別很大，低硬度基體不能夠為高硬度表層提供有力支撐，常導致高硬度表層的剝落，使工件的使用壽命降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能減緩滲層硬度梯度、有效避免高硬度滲層剝落的碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合熱處理工藝。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合熱處理工藝，它包括下述步驟：

第一階段：碳氮共滲

第一步：對工件清理后裝入滲碳爐；

第二步：滲碳爐升溫至800℃時，按速度180d/min滴甲醇排氣；

第三步：繼續升溫至880-920℃時，按速度180d/min加滴煤油40分鐘以調整爐內氣氛；

第四步：關閉排氣孔并裝入隨爐試棒，停滴甲醇，煤油滴入速度降為120d/min；

第五步：當試棒滲碳層深度達到0.9mm時，向爐內通入供氮劑，速度為0.18m³/h，供氮劑占爐氣的體積比例為43％，同時隨爐降溫，當爐溫冷卻到850-880℃時，煤油滴入速度再減為100d/min，并保溫2.5h進行碳氮共滲處理后工件出爐；

第二階段：深層稀土硼碳氮共滲

第一步：清理經第一階段處理后出爐的工件表面；

第二步：將滲劑裝入滲箱中，將出爐后仍處于高溫下的工件埋入滲劑中后用石棉繩、耐火泥密封滲箱；

第三步：爐溫升至880-950℃，將滲箱裝爐并保溫5-10h；

第四步：爐溫降至880℃，出爐；

第三階段：淬火、回火

第一步：對第二階段結束后從880℃滲箱中取出的工件進行迅速清理后放入淬火油中進行淬火，淬火溫度為820-860℃；

第二步：將淬火后的工件在180-240℃溫度下進行回火。

所述第一階段第五步中的供氮劑為甲醇、氨氣、甲酰胺、尿素、三乙醇胺。

所述第二階段中所用滲劑的配比為：碳化硼4-10份，氟硼酸鉀3-9份，氯化稀土3-11份，氟化鈉1-3份，活性炭1-5份，尿素1-5份，木炭粉2-10份，碳化硅50-80份。

本發明的優點在于采用這種復合熱處理工藝可以克服現有碳氮共滲工藝、稀土硼碳氮共滲工藝的不足，工件經第一階段處理可以使碳氮共滲層層深達到1.50mm-2.50mm，經第二階段處理后可以使稀土硼碳氮共滲層層深達到0.20mm-1.20mm，工件自表面到心部由三層構成，依次為深層稀土硼碳氮共滲層—碳氮共滲層—基體；與深層稀土硼碳氮共滲工藝相比較，在工件的稀土硼碳氮共滲高硬度表層與低硬度基體之間增加了一層硬度介于兩者之間的碳氮共滲層，顯著緩解了從高硬度表層到低硬度基體之間的硬度梯度，有效避免了高硬度稀土硼碳氮共滲層的剝落，不僅可以適用于更惡劣的工況，擴大深層稀土硼碳氮共滲工藝的應用范圍，還可以提高工件的使用壽命，同時稀土進入滲層，使滲層的組織和性能得到一定的改善。該工藝可以應用于糧機壓輥、耐火磚模具、石油鉆頭等要求高硬度、能夠承受沖擊、允許磨損量較大的工件，并且還可以應用于鋁合金熱擠壓模等要求良好紅硬性的工件。

附圖說明

圖1是本發明碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合處理與深層稀土硼碳氮共滲處理的硬度梯度曲線對比圖。

圖2是經深層稀土硼碳氮共滲處理后工件的滲層圖。

圖3是經碳氮共滲處理后工件的滲層圖。

圖4是經碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合處理后工件的滲層圖。

具體實施方式

本發明所述的碳氮共滲-深層稀土硼碳氮共滲復合熱處理工藝，它包括下述步驟：

第一階段：碳氮共滲

第一步：對工件清理后裝入滲碳爐；