[發(fā)明專利]一種耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法

在審

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• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112176277A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭堯君;陸立光;安慶友
• 申請（專利權(quán)）人: 常州市匯豐天元熱處理有限公司
• 主分類號: C23C8/62
• 分類號: C23C8/62;C23C8/02;C21D1/25
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本申請涉及金屬處理領(lǐng)域，具體公開了一種耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法。耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法包括下列步驟：S1、取結(jié)構(gòu)鋼并程序升溫，保溫奧氏體化后，取加熱結(jié)構(gòu)鋼工件并置于淬火介質(zhì)中，等溫淬火處理并保溫回火，得回火結(jié)構(gòu)鋼工件；S2、對回火結(jié)構(gòu)鋼工件表面處理并升溫加熱，保溫加熱預(yù)處理，得預(yù)處理結(jié)構(gòu)鋼工件；S3、將預(yù)處理結(jié)構(gòu)鋼工件置于預(yù)熱的滲氮介質(zhì)中，保溫滲氮處理并空氣冷卻至室溫，即可制備得耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼。本申請的結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法操作快捷有效，且能有效改善結(jié)構(gòu)鋼滲氮過程中短時間滲氮處理會導(dǎo)致化合物結(jié)構(gòu)層厚度降低，均勻性和分布性不佳的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及金屬處理領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法。

背景技術(shù)

自鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生以來，就首先發(fā)展出碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼表面硬度較低、耐蝕性差，因此制造的機(jī)械零件在工作時常常會產(chǎn)生失效。因此為了提高碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械零件的服役壽命，保證機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行，在生產(chǎn)過程中必須要對碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械零件的表面進(jìn)行處理。滲氮是滲氮劑中的氮原子通過擴(kuò)散進(jìn)入零件的表層，從而顯著提高零件表面性能的熱處理工藝。

現(xiàn)有技術(shù)可參考公開號為CN111663097A的中國發(fā)明專利，其公開了奧氏體滲氮的工藝，通過對零件的表面進(jìn)行二次去污處理，有利于去除零件表面殘留的污漬，進(jìn)而有利于對進(jìn)行滲氮處理，且通過定期對氨氣氣體進(jìn)行檢測，有利于及時檢測出氨氣的泄露情況避免了危險(xiǎn)事故的發(fā)生，同時利用放置的固體氯化銨有利于除去零件表面的鈍化膜，有利于對零件進(jìn)行滲氮處理，縮短了滲氮處理時間，提高了工作效率。

針對上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人認(rèn)為存在二次去污的滲氮處理的方案，雖然通過表面處理縮短了滲氮時間，但是短時間滲氮處理的方案會導(dǎo)致化合物結(jié)構(gòu)層厚度降低，滲氮層整體表面結(jié)構(gòu)疏松，均勻性和分布性不均的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善結(jié)構(gòu)鋼滲氮過程中短時間滲氮處理會導(dǎo)致化合物結(jié)構(gòu)層厚度降低，均勻性和分布性不佳的問題，本申請?zhí)峁┮环N耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼的速效滲氮方法，包括下列步驟：S1、取結(jié)構(gòu)鋼并程序升溫，保溫奧氏體化后，取加熱結(jié)構(gòu)鋼工件并置于淬火介質(zhì)中等溫淬火處理并保溫回火，得回火結(jié)構(gòu)鋼工件；S2、對回火結(jié)構(gòu)鋼工件表面處理并升溫加熱，保溫加熱預(yù)處理，得預(yù)處理結(jié)構(gòu)鋼工件；S3、將預(yù)處理結(jié)構(gòu)鋼工件置于預(yù)熱的滲氮介質(zhì)中，保溫滲氮處理并空氣冷卻至室溫，即可制備得耐晶間腐蝕型結(jié)構(gòu)鋼。

通過采用上述技術(shù)方案，通過對結(jié)構(gòu)鋼工件材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，即采用等溫淬火和回火處理的方式，改善了材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，再對結(jié)構(gòu)鋼工件進(jìn)行滲氮處理，由于本申請中采用了預(yù)處理結(jié)構(gòu)鋼工件后進(jìn)行滲氮處理的方案，預(yù)處理過程中，結(jié)構(gòu)鋼材料的表面形成一層氧化膜，該層氧化膜可以在隨后的氮化工藝中被分解還原從而加快滲氮速度，有效的提高滲氮效率，同時，本申請通過預(yù)熱滲氮介質(zhì)，結(jié)合預(yù)熱的結(jié)構(gòu)鋼材料，在結(jié)構(gòu)鋼的表面形成了更厚的化合物層，改善了滲氮處理時化合物結(jié)構(gòu)層厚度降低導(dǎo)致均勻性和分布性不均的問題。

進(jìn)一步地，所述等溫淬火處理并保溫回火包括如下步驟：S11、升溫加熱并預(yù)熱淬火介質(zhì)溫度至55～65℃，將加熱結(jié)構(gòu)鋼工件置于淬火介質(zhì)中等溫處理30～35min后，等溫處理完成并收集等溫淬火工件；S12、將等溫淬火工件置于箱式電阻爐中，程序升溫并保溫回火75～100min后，靜置冷卻至室溫后。

通過采用上述技術(shù)方案，由于采用等溫淬火并結(jié)合回火處理的方案，有效對結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)，降低了結(jié)構(gòu)鋼工件中的淬火組織應(yīng)力，再通過回火處理，減小或消除淬火鋼件中的內(nèi)應(yīng)力，消除工件淬火時產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止變形和開裂，可以有效達(dá)到結(jié)構(gòu)鋼的使用性能要求。

進(jìn)一步地，步驟S12中所述程序升溫為按10℃/min升溫至580～600℃。

通過采用上述技術(shù)方案，合理的程序升溫，控制升溫的速率，既可以有效提高熱處理結(jié)構(gòu)鋼金屬的熱處理效率，還能改善熱處理結(jié)構(gòu)鋼時其內(nèi)部應(yīng)力在高速率溫度下發(fā)生應(yīng)力較大的現(xiàn)象，提高結(jié)構(gòu)鋼熱處理后的力學(xué)強(qiáng)度。