[發(fā)明專利]一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體碳氮共滲方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611193540.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107022732B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫振田;馬飛;孫金全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 機(jī)械科學(xué)研究總院青島分院有限公司
• 主分類號(hào): C23C8/32
• 分類號(hào): C23C8/32
• 代理公司: 北京元本知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11308
• 代理人: 岳秀梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體碳氮共滲方法，包括將奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行表面鈍化膜處理，將奧氏體不銹鋼放入碳氮共滲爐中，抽真空通入碳氮共滲氣體，進(jìn)行碳氮共滲處理，所述的滲碳處理為兩段式升降溫過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了在高溫下活性碳/氮原子在工件表面的高濃度富集以及低溫下碳/氮原子向工件內(nèi)部的順利擴(kuò)散，使工件內(nèi)部到表面形成均勻的碳氮原子濃度分布梯度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體碳氮共滲方法。

背景技術(shù)

奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18％、Ni 8％～25％、 C約0.1％時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、高韌性和塑性，可加工性以及抗腐蝕性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于化工、汽車、機(jī)械、海運(yùn)及海洋構(gòu)件等領(lǐng)域；但奧氏體不銹鋼缺點(diǎn)是由于含碳量極低，導(dǎo)致表面強(qiáng)度和硬度較低，抗磨損性能、抗疲勞性能低，且不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，嚴(yán)重影響奧氏體不銹鋼的使用范圍，或是大幅度降低零工件的使用壽命。低溫碳氮共滲是常見(jiàn)的對(duì)金屬表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的方法，即在較低溫度以下，使工件表面在主要滲入氮的同時(shí)也滲入碳。碳滲入后形成的微細(xì)碳化物能促進(jìn)氮的擴(kuò)散，加快高氮化合物的形成。這些高氮化合物反過(guò)來(lái)又能提高碳的溶解度。碳氮原子相互促進(jìn)便加快了滲入速度。此外，碳在氮化物中還能降低脆性。碳氮共滲層比滲碳層有更高的硬度、耐磨性、抗蝕性、彎曲強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。目前應(yīng)用較廣的碳氮共滲方法是氣體法和鹽浴法。但目前的碳氮共滲工藝中，由于不銹鋼中含有較高含量的鉻，如果碳的濃度較高且加熱溫度過(guò)高，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致活鋼表面形成粗大的塊狀活網(wǎng)狀碳化物，導(dǎo)致表面過(guò)脆，韌性急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體碳氮共滲方法。采取兩段式升降溫，提高了碳原子從工件內(nèi)部到表面的分布均勻性，提高了性能。

本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：

一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體碳氮共滲方法，包括如下步驟：

1)將奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行共滲前去除表面鈍化膜處理；

2)將奧氏體不銹鋼放入碳氮共滲爐中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入碳氮共滲氣體，加熱碳氮共滲爐開(kāi)始碳氮共滲處理，所述的碳氮共滲處理為兩段式升降溫過(guò)程，包括：

3.1由管路將體積組成為CO：H₂：NH₃＝3：1：12的碳氮共滲氣體，送入碳氮共滲爐中，加熱到500℃-550℃，保溫5-8小時(shí)，

3.2隨后由管路將體積組成為CO：H₂：NH₃＝2：1：8的碳氮共滲氣體，送入碳氮共滲爐中，降溫到390℃-400℃，保溫1-2小時(shí)，

3.3然后由管路將體積組成為CO：H₂：NH₃＝3：1：12的碳氮共滲氣體，送入碳氮共滲爐中，升溫到480℃-500℃，保溫1小時(shí)，

3.4由管路將體積組成為CO：H₂：NH₃＝2：1：8的碳氮共滲氣體，送入碳氮共滲爐中，降溫到390℃-400℃，保溫1.5小時(shí)后對(duì)碳氮共滲爐抽真空并充N₂保護(hù)，緩冷到150℃下。

4)對(duì)奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行去除表面鈍化膜處理。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：采用兩段式的升降溫碳氮共滲處理，并交替使用不同濃度的碳氮共滲氣體，實(shí)現(xiàn)了在高溫下活性碳原子在工件表面的高濃度富集以及低溫下碳原子向工件內(nèi)部的順利擴(kuò)散，避免形成粗大碳化物，碳化物尺寸變小同時(shí)促進(jìn)了氮原子的溶解。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。