[發明專利]一種奧氏體不銹鋼離子氮化催滲工藝

無效

• 申請號: 201210525832.6
• 申請日: 2012-12-09
• 公開（公告）號: CN103014601A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 胡靜;蔡偉;王樹凱;李景才
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 金輝

技術領域

本發明屬于金屬表面改性技術領域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼離子氮化催滲工藝。

背景技術

離子滲氮是一種將氮原子滲入金屬表層使金屬表面改變化學成分和顯微結構的離子化學熱處理工藝。經過離子滲氮后的工件表面，可以形成一層致密的化合物層，這種化合物層具有較高的硬度和表面耐磨性，可以大大提高金屬工件的使用壽命，因此得到了廣泛的應用。

奧氏體不銹鋼是由于表面硬度低耐磨性差，使用范圍受到了很大的限制。目前已有研究探索將離子滲氮應用于奧氏體不銹鋼以提高其表面硬度和耐磨性，并取得了良好的效果。由于奧氏體不銹鋼含有大量的合金元素，在滲氮過程中，合金元素的存在往往會阻礙氮原子的滲入，因此目前奧氏體不銹鋼表面氮化還面臨著滲層深度不足的缺點。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種滲氮速度快，表面質量好的奧氏體不銹鋼復合處理工藝。本發明的工藝流程為：工件表面預處理→表面預氧化→離子滲氮

實現本發明目的的技術方案是：一種奧氏體不銹鋼離子氮化催滲工藝；其特征在于：該工藝包括以下步驟：

（1）將不銹鋼工件表面依次用320#~1200#的SiC砂紙磨平，再用Cr₂O拋光粉拋光至鏡面；

（2）用無水乙醇或丙酮對不銹鋼工件進行5min以上的超聲波清洗，去除工件表面油污和雜質，干燥后待用；

（3）對不銹鋼工件進行預氧化處理；

（4）待不銹鋼工件冷卻后，將其放入離子氮化爐內，通入經過干燥后的氫氣，然后起輝升溫，待達到一定溫度后，通入氮氣，調節氮氣和氫氣比例；

（5）待爐內達到一定溫度和壓力后開始計時，保溫一定時間；

（6）保溫時間到達以后，關閉離子氮化爐，并關閉氮氣進氣閥，繼續通入氫氣；

（7）待爐內溫度下降至100~200℃時，停止通入氫氣；

上述技術方案，預氧化加熱溫度為300~350℃，保溫時間為30~60min。

上述技術方案，氮氣和氫氣比例為1:1~1:5，滲氮時爐內壓力為100~500Pa，滲氮溫度為380~580℃，滲氮時間為2~10h。

采用上述技術方案后，本發明具有以下積極的效果：

（1）本發明工藝將工件拋光至鏡面，可使滲氮后表面滲層更均勻，與基體結合更牢固，不易脫落，提高滲層質量；

（2）滲氮前預氧化處理，可使工件表面產生輕度氧化，表面形成微孔，人為的增加了表面缺陷，使工件表面形成更多的懸鍵，位錯露頭，臺階等。從而產生更多的活化中心，增加活性氮原子的吸附機率和吸附量，進一步加快滲氮過程，減少滲氮時間，同樣條件下降低滲氮溫度，從而達到節能環保的目的；

（3）本發明工藝滲氮氣體采用氫氣和氮氣的混合氣體，可通過調節兩者比例，得到不同物相的化合物層，或只含擴散層而無化合物層的滲層組織，從而滿足不同工況需求；

（4）本發明工藝滲氮結束后繼續通入一定時間的氫氣，即可加快冷卻速度，從而縮短生產工藝周期，又可使工件在氫氣保護氣氛下冷卻，防止工件表面氧化變黑，從而提高表面外觀質量。

經過預氧化和離子氮化處理后的奧氏體不銹鋼，其表面形成了一層致密的化合物層，有效地提高了不銹鋼表面的硬度和耐磨性。與常規的離子氮化工藝相比，本發明可以獲得滲層深度更深的化合物層，同時，獲得了比經過常規離子氮化后的不銹鋼更為平緩的表面硬度梯度，經過耐磨性測試，經本發明處理后的不銹鋼表面耐磨性比未經處理的不銹鋼表面耐磨性提高10倍左右，比經過常規離子氮化處理后的不銹鋼表面耐磨性提高1.5倍左右。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為經過復合處理的不銹鋼表面形貌；

圖2為僅經過離子氮化處理后的不銹鋼表面形貌；

圖3為經過不同處理后的不銹鋼截面硬度曲線圖；

圖4為經過不同處理后的不銹鋼表面摩擦系數；

圖5為經過不同處理后的不銹鋼表面磨損失重。

具體實施方式

（實施例1）

一種奧氏體不銹鋼離子氮化催滲工藝；其特征在于：該工藝包括以下步驟：

（1）將不銹鋼工件表面依次用320#~1200#的SiC砂紙磨平，再用Cr₂O拋光粉拋光至鏡面；

（2）用無水乙醇或丙酮對不銹鋼工件進行5min以上的超聲波清洗，去除工件表面油污和雜質，干燥后待用；