[發明專利]一種低溫軟氮化工藝

在審

• 申請號: 202111480986.3
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114293139A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 喬亞杰;孫興鑫;趙興旺;程孝成
• 申請（專利權）人: 江蘇聚源電氣有限公司
• 主分類號: C23C8/26
• 分類號: C23C8/26
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 何思理

本發明公開了一種低溫軟氮化工藝，其低溫軟氮化的工藝流程如下：S1、選用氣體氮化處理爐，選用“氮氣+氨氣+二氧化碳”滲劑添加至氮化處理爐中；S2、工件毛坯調質預處理：使工件具有良好的綜合機械性能；S3、工件毛坯清洗和潔凈，保證表面潔凈；S4、預熱，保溫時間控制在40?60分鐘；S5、預熱后的工件轉移至氣體氮化處理爐中進行軟氮化；S6、軟氮化后冷卻；本發明通過選用“氮氣+氨氣+二氧化碳”滲劑作為氮化的氣體介質，并嚴格控制滴注比例，可使工件在氮化后擁有更加良好的綜合性機械性能（硬度、耐磨性、疲勞強度、耐蝕性），同時通過在氮化爐中設置有氫探頭，以用于滲劑氣氛、氮勢的自動控制，安全環保。

技術領域

本發明涉及熱處理工藝技術領域，特別涉及一種低溫軟氮化工藝。

背景技術

從20世紀50年代開始逐步用于工業生產，由于其不受鋼種限制，碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉末冶金材料均可處理；所獲得的滲層組織硬度較高，顯著地提高工件的疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性，在干摩擦條件下具有抗擦傷和抗咬合等性能；工件處理后一般不需再進行熱處理與機加工；變形較小等優點，如今已廣泛應用于承受較輕與中等載荷、表面有一定耐磨性要求的工件，如模具、量具、刀具、軸銷、齒輪、氣缸套、機械結構件等。

軟氮化為常用的金屬熱處理工藝之一，根據采用的滲劑形態、方法的不同，軟氮化工藝一般分為在氣體介質中進行的氣體軟氮化、在鹽浴中進行的液體軟氮化兩種，氣體軟氮化的工藝原理是將鋼鐵工件在活性氮、碳介質中加熱、保溫，使氮和碳同時滲入工件表面—即氮碳共滲，并以滲氮為主，在工件表層獲得致密、化學穩定性高的氮碳化合物層及表面向內的擴散層，一般碳鋼、低合金鋼共滲處理后表面硬度較滲氮低，故習慣上稱軟氮化。

實際上，工件經軟氮化后的硬度、滲層組織等與其材料及軟氮化工藝有關，為了使金屬工件獲得更加良好機械性能（硬度、耐磨性、疲勞強度、耐蝕性），為了滿足一些要求軟氮化后工件心部仍然保持高調質硬度的工件，需要開發一種低溫軟氮化工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫軟氮化工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種低溫軟氮化工藝，其低溫軟氮化的工藝流程如下：

S1、選用體積為600×600×1200、氣體軟氮化處理爐最大處理量為600公斤/爐的氣體氮化處理爐，并根據工件材質、技術要求與設備特點，采用“氮氣+氨氣+二氧化碳”滲劑添加至氮化處理爐中，并在爐中配備氫探頭用于滲劑氣氛、氮勢的自動控制，安全環保；

S2、工件毛坯調質預處理：將需要氮化處理的工件毛坯放入淬火爐中；通過淬火和高溫回火（500-650攝氏度）的工藝對工件毛坯進行調質處理，以提高工件的強度和韌性，使工件具有良好的綜合機械性能，為軟氮化做好組織準備；

S3、工件毛坯清洗和潔凈，對調質后的工件毛坯進行冷卻，并采用除油污清洗液清洗和防銹液漂洗，以除去工件表面的油污和銹跡，保證表面潔凈；

S4、預熱，將清洗潔凈后的工件放入預熱爐中進行預熱，預熱溫度控制在300-450攝氏度，保溫時間控制在40-60分鐘；

S5、預熱后的工件轉移至氣體氮化處理爐中進行軟氮化，軟氮化的溫度較常規低20-50攝氏度，軟氮化的溫度應調節至530～540℃（針對40Cr等結構鋼工件），軟氮化段時間：共滲層深度與共滲時間呈拋物線關系，隨時間延長，共滲層加深，為保證共滲深等符合要求，軟氮化段時間相應延長1-2h；

S6、軟氮化后冷卻：軟氮化后一般快速冷卻，以使共滲層迅速形成含氮馬氏體，達到表面高硬度，常用方式可將氮化的工件浸入油中冷卻及爐外快速水循環冷卻（爐膛內氣冷），冷卻時間一般為0.5～1h，工件在爐內冷至100℃以下出爐。

優選的，工藝中通入的各氣體介質純度為：氮氣（純度≥99.999%）；氨氣（純度≥99.9%）；二氧化碳氣（純度≥99. 9%）。