一种环保型富氮层快速渗氮方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101851736A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101851736101851736A(43)申请公布日2010.10.06(21)申请号201010107001.8(22)申请日2010.02.09(71)申请人刘伟地址211400江苏省扬州市仪征市经济开发区闽泰大道9号扬州科创表面硬化技术有限公司申请人窦百香(72)发明人刘伟窦百香(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种环保型富氮层快速渗氮方法(57)摘要本发明涉及一种环保型富氮层快速渗氮处理方法，由工件在通氨气或N2∶H2为1∶3的混合气体的离子氮化炉中的加热、保温、冷却至某一温度、再加热、再保温、再冷却等反复几次交替后冷却至室温组成。这种处理工艺能使渗氮层的厚度达到700微米，富氮层氮浓度达到1.7％，使得零件表面与基体处的氮浓度梯度提高了近20倍，比现有渗氮工艺可提高渗氮层厚度40％～60％，大大提高了渗氮零件的表面硬度，和渗氮层厚度相同的现有氮化工艺相比，处理时间可以缩短50％～80％。本发明是采用离子法，工艺过程不会对环境造成污染，节约水和电，工件变形也比较小，是一种环保型的快速渗氮处理方法。CN1085736ACN101851736ACCNN110185173601851737A权利要求书1/1页1.一种环保型富氮层快速渗氮处理方法，包括被处理工件放进离子氮化炉内，通入含氮气体，开始加热、保温、冷却至某一温度、再加热、再保温、再冷却等反复几次交替后冷却至室温，工作压力为50～500Pa，工作电压为100～1000V。2.根据权利要求1所述的环保型富氮层快速渗氮处理方法，其特征在于：环保型富氮层快速渗氮处理方法是采用离子法。3.根据权利要求1所述的环保型富氮层快速渗氮处理方法，其特征在于：在进行渗氮处理时，通入氨气或N2∶H2为1∶3的混合气体。4.根据权利要求1所述的环保型富氮层快速渗氮处理方法，其特征在于：被处理零件放入离子氮化炉后，在第一周期快速氮化时，以每小时400～600℃的平均速度加热至580～600℃，在此温度下进行快速离子氮化处理1～30min后，以每小时300～500℃的平均速度冷却至400～560℃，在此温度下进行扩散处理30～90min。5.根据权利要求1所述的环保型富氮层快速渗氮处理方法，其特征在于：重复权利要求4中的第一周期快速氮化2～12次，在最后一次重复第一周期快速氮化后，将零件随炉冷却至50～100℃出炉。2CCNN110185173601851737A说明书1/3页一种环保型富氮层快速渗氮方法技术领域[0001]本发明涉及一种金属零件表面硬化处理工艺，更具体地说，本发明是一种环保型富氮层快速渗氮处理方法。[0002]本发明技术背景[0003]渗氮是指在一定温度下一定介质中使氮原子渗入零件表层的热处理工艺。传统的渗氮是把零件放入密封容器中，通以流动的含氮气氛并加热，保温较长时间后，含氮气体热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入零件表层内，渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的零件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。此外，渗氮是在钢的相变温度以下进行，不会影响到钢基体内部的组织及性能，零件的变形也比较小，因此渗氮在机械制造业中得到广泛的应用，常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。[0004]液体氮化的方法是将被处理工件，先除锈，脱脂，预热后再置于氮化坩埚内，被加温到560～600℃处理数小时，氮原子扩散入a-Fe基体中使钢件更具耐疲劳性，但氮化层比较薄，氮的浓度比较低。氮化期间由于主盐会分解消耗，所以不断要在8～12小时处理中化验盐剂成份，以便调整加入新的盐剂，中性盐以尿素加碳酸盐为主的盐，但这些反应产物有毒，不利于环境保护。[0005]气体渗氮可采用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段、三段)渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间，氨气分解率为15～30％，保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散，整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。[0006]离子渗氮是利用辉光放电原理进行的。把金属零件作为阴极放入通有含氮介质的负压容器中，通电后介质中的氮氢