[發明專利]一種奧氏體不銹鋼細長管的低溫離子硬化處理裝置

有效

• 申請號: 201611239910.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106702313B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 吳俊平;甄利平;趙程;宋學鋒
• 申請（專利權）人: 青島豐東熱處理有限公司
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 劉雁君

本發明公開了一種奧氏體不銹鋼細長管的低溫離子硬化處理裝置，欲處理的不銹鋼管(10)懸掛在爐內陰極盤(4)上，陰極盤與直流電源(2)的負極相接，直流電源的正極接爐殼，并接地保護。陰極盤上還懸掛一根插有n+1支(n為外輔助加熱區的數量)鎧裝熱電偶的不銹鋼管(5)，熱電偶的輸出端接隔離放大器(1)后再與溫度控制儀表(8)相接。一支熱電偶插在不銹鋼管的中部，用于調節直流輝光放電電源的輸出功率；其余的n支熱電偶插入深度與外輔助加熱區的高度相同，這些熱電偶與爐殼(6)外的外輔助加熱器(7)、外冷風機(9)、溫控儀表(8)等構成溫度閉環控制系統，通過控制爐壁的溫度，使爐內不銹鋼管的軸向溫度保持一致。

技術領域

本發明屬于一種金屬材料表面離子化學熱處理裝置，更具體地說它是一種用于奧氏體不銹鋼細長管的低溫離子硬化處理裝置。

背景技術

奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性，被廣泛地應用在石油、化工、醫藥、食品等工業中。但是，由于奧氏體不銹鋼的硬度低(～230HV)、耐磨性差，所以用奧氏體不銹鋼制造的機械零件，尤其是在一些需要耐磨的零件就難以滿足使用要求，大大地降低了這些機械零件的機械性能和使用壽命。

為了提高奧氏體不銹鋼表面的硬度和耐磨性，傳統的辦法是在～550℃溫度下進行離子滲氮，使奧氏體不銹鋼表面形成一層含CrN的硬化層，以此來提高奧氏體不銹鋼的表面硬度和耐磨性。但是，經過～550℃高溫離子滲氮后的不銹鋼表面硬化層內，自由Cr的含量低于不銹鋼最低含Cr量要大于13％的基本要求，所以奧氏體不銹鋼高溫離子滲氮后雖然提高了不銹鋼表面的硬度，但卻降低了不銹鋼表面的耐蝕性能。

自上世紀八十年代起，國外研究人員陸續發現奧氏體不銹鋼可以在低溫下進行滲氮、滲碳和氮碳共滲的表面硬化處理，在某一處理溫度范圍(滲氮420℃～450℃，滲碳450℃～550℃，氮碳共滲420℃～450℃)，氮或(和)碳原子可以滲入奧氏體不銹鋼的內部，在奧氏體不銹鋼表面形成一層氮或(和)碳的過飽和固溶體，沒有鉻的氮化物或(和)碳化物析出，這樣就可以實現在不降低不銹鋼表面耐蝕性能的前提下，大幅度提高奧氏體不銹鋼的表面硬度和耐磨性。

奧氏體不銹鋼低溫硬化處理最關鍵的工藝參數是處理溫度，如果處理溫度高于上限溫度，硬化層內就會有氮化鉻或碳化鉻析出，使不銹鋼管表面耐蝕性能下降；如果處理溫度偏低，會造成硬化層薄且滲速過慢。

目前奧氏體不銹鋼低溫硬化處理的方法主要有離子化學熱處理法、氣體化學熱處理法和鹽浴化學熱處理法三種。其中，離子化學熱處理法具有處理速度快、硬化層質量高、無污染等優點。但是，離子化學熱處理技術也存在一些較難解決的技術難題，如工件測控溫難和爐內工件溫度均勻性差等，爐子尺寸越大，溫度均勻性越差。

目前我國生產的離子化學熱處理設備都是水冷式(冷壁式)爐體結構，工件是靠離子轟擊加熱到化學熱處理溫度。受爐體結構和離子轟擊加熱特點的影響，爐內工件軸向和徑向溫差較大，無法滿足奧氏體不銹鋼細長管表面低溫離子硬化處理的需要。

發明內容

本發明的目的是要提供一種帶有外輔助加熱功能的熱壁式離子化學熱處理裝置，用于奧氏體不銹鋼細長管表面的低溫離子硬化處理，它能有效地解決爐內不銹鋼細長管的軸向和徑向溫度均勻性差的問題，提高不銹鋼管表面低溫硬化層的質量，并在處理過程中不會對設備和環境造成污染。

本發明的目的是這樣實現的：該處理裝置是由幾個有獨立加熱和冷卻功能的爐外輔助加熱器組成，真空爐內頂部固定一個陰極盤，陰極盤與直流電源的負極相接，直流電源的陽極接爐外殼，并接地保護。欲處理的奧氏體不銹鋼細長管懸掛在陰極盤上，其中一根管內插有與爐外輔助加熱器數量相等的鎧裝熱電偶，鎧裝熱電偶的插入深度與對應的外輔助加熱器在同一高度上。