两段法气体氮碳共渗工艺研究.pdf

第5卷第1期扬州工学院学报VO15．No1
1993年6月Journa1ofYan．~zhouInstituteofTechrio】June，1993

(三)

—Z6两段法气体氮碳共渗工艺研究

黄延芳蒋心慧了(．
(机械工程系)
固广摘要：本文在氯化物催渗气体壤共渗基础上
，把共渗温度舟为两段控制．I；l时改变时癣，渗通
滴量等工艺参数．时喜试样进行渗层组织站构．表屠硬度．耐磨·陛噩变形量等测试与分析．蛄果表明：
谊新工艺与常规氯磕共渗工艺比较。表层硬度提高加％左右，净层深度增加，王3倍．变形量更小，耐
磨性有很太提高．
关键词
亿言热jl}理螺拄
1前言
针织机械织袜机上主要零部件一一高针筒是一种形状复杂、变形量要求严格的薄壁易
磨损件．过去，某厂采用过多种化学热处理方法强化表层，均因热处理后零件变形量超差
或表层硬度不足而告失败。
鉴于此我们与後厂台作，研制出一种既能克服常规气体氮碳共渗渗层浅硬度低、
不耐磨的缺点，又能保持其处理时变形量小的优点的新工艺方法：两段温度控制气体氮碳
共渗法．该工艺在处理45号钢制的。高针筒时，完全能满足厂方提出的各项技术指标。
在装虮试验中获得『1】户单位的好评，

2试验材料与技术要求

试验用材料为45号钢，原材料经过正火处理后经
车铣加工成型，零件的形状尺寸见。冈1．
高针筒热处理后的技术要求为(i]图中有关配合尺寸
处经热处理后不允许超差0．03ram。(ii)热处理后表层硬
度大干500Hv，渗层深度大于O．2毫米．表层耐磨、
润滑、跑台性要好．

3试验设备、试样与方法

试验设备为RQ～35～90井式滴控多用炉．渗剂为
氨气、乙醇和亡j配的含氯化物催渗l剂混合液．金相观察
及表面硬度试样尺寸为：中心有一个5mm小孔的
25x5(mm)小园片．表面硬度用载荷为数9．8N的小负图1高针筒外形尺寸

收稿n撵i：1993年5月l0

第一期黄延芳蒋心慧：两段法气体氮碳共渗工艺研究·23·

荷维氏硬度计测试。耐磨性试验是在MM-200型磨损试验机上进行。试样尺寸为：30×
7×6(ram)．变形量测试用同炉装入的工件。高针筒。实际测量。
试验所采用的几种工艺方
案：第一段温度控制在常规氮碳
共渗的550-570"c范围内，作为
强渗期，时间为2小时。第二段
温度分别选择在620℃，
5hl艚2h懈气
～出炉空砖600℃，650℃三个温度范围内，
滴己醇钞
垴氨气懿作为扩散期，时问为45分钟至
扩散期々1小时左右。冷却方法是先炉冷
至550℃左右随后出炉空冷。整

图2新的热处理工艺曲线个工艺过程参阅图2。

4工艺特点

该新工艺与常规氮碳共渗工艺比
较见图2、图3有以下几个特点：
(1)常规共渗工艺。在排气阶段，
往往采用滴人大量醇类，由于醇类中
含有水份杂质等原因导致工件表面氧
化，妨碍随后的氮碳原子的渗入。本
工艺采用含氯化物的混合液渗剂排
气．用此混合液滴人炉内排气，不但图3常规热址理工艺曲线
能很快把炉内空气排尽，而且对工件表面有很强的洁净．活化作用。混台液中含氮碳原子
的物质分解出有利于氮碳共渗的气氛，能及时把炉气调整成极性的共渗气氛状态。一
(2)强渗期除了通人氨气之外，本工艺滴人的是上述混台液渗剂。实践表明：用氯化
物混台液作滴注式气相催渗氮碳共渗时，对消除钢件表面钝化膜，洁净活化工件表面，促
进工件表面吸收氨碳原子的能力，捉高氮碳共渗速度和表层硬度有显著作用。
(3)扩放期把温度提高到Fe-C-N三元共析温度565"C以上。由于影响渗入原子向
工件内层迁移的主要因素是扩敞系数。D，如果扩散系数D越大，原子向内迁移率越
大，而扩散系数D=Doexp(-Q／RT)。有资料介绍如温度提高20"C，扩散系数D约
增加一倍。为此，欲增加渗层深度，提高温度比延长时问更为有效。由于氮原子的向内部
扩敞以及因处于奥氏体状态下溶氮能力的下降，使原渗入的氮原子结合成分子氮逸出工
件表面而产生表而疏松层，因而在此阶段要增加氨气的供应量，以提高炉内气体压力。
(4)原常规氮碳共渗工艺的冷却阶段为山炉油冷，现改为高氮势下随炉泠却至550"C
左右，然后flI空玲。其13的是为了进一步提高表面含氮量．增加表层硬度及减少工件的
变形量。

5试验结果与分析

(1)金相组织

·24·扬州工学院1993蛀

为了便于比较，我们把常规氮碳共渗的组织结构一并列在圈4之内．
(a一(b

tdI

[笙j4各种共渗工艺趾理金栩组织X300’
图中Nol—No4对应于下列表1中工艺编号1—4，a-No1，b—No2、—No3、
d-No4由图4可知：45母钢零件经氮碳共渗处理后，其渗层组织大体上分为三层：表面
是氮碳化合物组成的白亮层，其内部为扩散层，中心为原始组织。