[發明專利]一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體滲氮方法

有效

• 申請號: 201611193541.6
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106637058B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 孫振田;馬飛;孫金全
• 申請（專利權）人: 機械科學研究總院青島分院有限公司
• 主分類號: C23C8/26
• 分類號: C23C8/26;C23C8/80;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/44;C22C38/48
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 趙帥

本發明公開了一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體滲氮方法，包括奧氏體不銹鋼工件進行表面鈍化膜處理；奧氏體不銹鋼放入滲氮爐中，抽真空通入滲氮氣體，加熱滲氮爐開始滲氮處理，所述的滲氮處理具體包括高溫低濃度滲氮，低溫低濃度滲氮，低溫高濃度滲氮，緩冷等步驟，本發明實現了氮原子從表層到內部的均勻化分布。

技術領域

本發明屬于材料表面處理技術領域，尤其是涉及一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體滲氮方法。

背景技術

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，具有穩定的奧氏體組織。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有優良的力學性能、高韌性和塑性，可加工性以及抗腐蝕性強，被廣泛應用于化工、汽車、機械、海運及海洋構件等領域；但奧氏體不銹鋼缺點是由于含碳量極低，導致表面強度和硬度較低，抗磨損性能、抗疲勞性能低，且不可能通過相變使之強化，嚴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。

滲氮是常見的對金屬表面進行強化處理的方法，在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。常見有液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮。傳統的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動的氨氣并加熱，保溫較長時間后，氨氣熱分解產生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴散滲入工件表層內，從而改變表層的化學成分和組織，獲得優良的表面性能。但目前的滲氮工藝中，一般采用一段式或兩段式加熱方法滲氮，滲氮氣體濃度基本保持恒定，但發明人從機理出發，經研究發現，由于滲氮需要在表面到內部形成一定厚度的滲氮層，并且滲氮層的硬度值與該處滲氮層的氮含量密切相關，而材料的內部結合力又與滲氮層的硬度變化趨勢有關，因而期望得到一種由內向外，滲氮量均勻增長且合理分布的梯度變化，既能保證材料的硬度和韌性保持合理的平衡，又使材料的硬度保持合理的變化。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體滲氮方法。采取升溫和擴散保持合理的關系，使沿材料中心方向滲氮量均勻增長且合理分布。

本發明完整的技術方案包括：

一種奧氏體不銹鋼的低溫氣體滲氮方法，包括如下步驟：

1)將奧氏體不銹鋼工件進行表面鈍化膜處理；

2)將奧氏體不銹鋼放入滲氮爐中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入滲氮氣體，加熱滲氮爐開始滲氮處理，所述的滲氮處理具體包括：

3.1高溫低濃度滲氮，在560-600℃下，經第一管路通入氨氣，所述第一管路不含有催滲劑，所述氨氣的流量為800ml/min,氨氣分解率為20-30％，保溫8-10h；

3.2低溫低濃度滲氮，在400-450℃下，經第一管路通入氨氣，所述氨氣的流量為1200ml/min，氨氣分解率為10-15％，保溫3-6h；

3.3低溫高濃度滲氮，在400-450℃下，經第二管路通入氨氣，所述第二管路含有稀土催滲劑，氨氣的流量為1800ml/min，氨氣分解率為40-50％，保溫1-2h；

3.4將滲氮后的不銹鋼工件置于緩冷坑中，靜置48-72h。

本發明相對于現有技術的優點在于：首先高溫低濃度滲氮，使活性氮原子在濃度較低情況下，借由高溫實現從表面到內部的充分擴散，以達到深度大，濃度低的氮分布，隨后采用低溫低濃度滲氮，保證表層氮原子濃度不再顯著提高前提下，進一步向內部擴散，隨后低溫高濃度滲氮，采用催滲劑催滲，顯著提高氨氣分解率，使表面形成氮原子富集，增加表面硬度，最后采用長時間緩冷的方式，使得從表層到內部的均勻化分布。

附圖說明

圖1為按本發明處理的奧氏體不銹鋼硬度及硬度分布示意圖。

具體實施方式