專利名稱：金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法及其氮碳氧多元共滲劑配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理技術(shù)，具體地說是一種金屬熱處理所用的多元共滲方法及多元共滲劑配方。
背景技術(shù)：
目前金屬化學(xué)熱處理領(lǐng)域很少有新技術(shù)新工藝出現(xiàn)，即使偶爾出現(xiàn)，也不過是對老工藝的改進(jìn)，談不上革新?，F(xiàn)有的金屬化學(xué)熱處理方法主要有1.滲碳2.滲氮3.碳氮共滲4.硫氮碳共滲這四種方法。這四種方法都有其弱點(diǎn)(一)滲碳與碳氮共滲都是在奧氏體狀態(tài)下處理，溫度達(dá)到800℃以上，所以變形量大是其致命弱點(diǎn)。另外，由于以碳元素為主，其所能達(dá)到的硬度有限，即使達(dá)到了一定的硬度，也難避免產(chǎn)生脆性。(二)滲氮與硫氮碳共滲都是在鐵素體狀態(tài)下處理，避免了變形(微變形)，但由于其所生成的化學(xué)物質(zhì)主要為Fe2N，所以硬度雖然達(dá)到了，但還是沒法避免其脆性。(三)以上四種方法都能提高金屬表面的硬度，在某種程度上提高了金屬的抗磨損性(硬度只是金屬抗磨損的其中一個(gè)因素)，但對金屬的抗腐蝕性都沒有起到作用。如何用一種方法，在克服以上四種方法的弱點(diǎn)的基礎(chǔ)上，既可解決金屬的抗磨損性，又可解決金屬的抗腐蝕性，就成為金屬化學(xué)熱處理的一個(gè)重大課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法及其氮碳氧多元共滲劑配方，利用這種配方處理的鋼鐵構(gòu)件不但克服了其它化學(xué)熱處理的缺點(diǎn)，而且有效地提高了金屬的抗磨損性和抗腐蝕性，尤其是配方的各種組成成分屬于一般常用化工原料，不僅便于采購，而且成本低廉，特別適合大規(guī)模推廣。
按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法是將尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份，或者尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份(單位為重量份)，加入坩鍋內(nèi)，升溫至480～580℃，使其處于熔融狀態(tài)，形成鹽浴，并發(fā)生如下反應(yīng)
a、
b、c、d、e、f、上述反應(yīng)均在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間；經(jīng)過上述反應(yīng)后，將待處理的鋼鐵構(gòu)件放入上述鹽浴內(nèi)，進(jìn)行下述共滲反應(yīng)滲氮反應(yīng)為
滲碳反應(yīng)為氧化反應(yīng)為然后最后上述反應(yīng)在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間，單位為重量份。
上述方法所用的氮碳氧多元共滲劑配方為尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份(單位為重量份)。
或者尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份(單位為重量份)。
本發(fā)明在獨(dú)特的工藝下將金屬進(jìn)行氮碳氧多元共滲，在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的弱點(diǎn)后，一次性解決了金屬的抗磨損性和抗腐蝕性。
具體實(shí)施方案氮碳氧多元共滲劑配方為尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份(單位為重量份)。
或者尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份(單位為重量份)。
氮碳氧共滲的反應(yīng)過程及原理如下
將尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份加入坩鍋內(nèi)，或者尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份，(單位為重量份)。升溫至480～580℃，使其處于熔融狀態(tài)，形成鹽浴。反應(yīng)過程如下(一)
(二)(三)(四)(五)(六)上述反應(yīng)均在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間。
在化學(xué)方程式(三)、(四)、(五)中的[N]、[C]、[O]是滲氮、滲碳及滲氧所必需的元素。經(jīng)過上述反應(yīng)后，將待處理的鋼鐵構(gòu)件放入上述鹽浴內(nèi)，進(jìn)行下述共滲反應(yīng)。
滲氮反應(yīng)為1、2、3、滲碳反應(yīng)為氧化反應(yīng)為1、2、3、上述反應(yīng)也在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間。
要對金屬進(jìn)行氮碳氧多元共滲，除了在共滲劑中必須含富有活性的N、C、O元素外，無污染也是及其重要的。在化學(xué)方程式(三)、(五)、(六)中CNO-與CN-在[O]的參與下的轉(zhuǎn)換，是減少污染的關(guān)鍵所在。
氮碳氧多元共滲的原理是利用尿素、碳酸鈉、碳酸鉀基鹽中含富有活性的N、C、O元素，在高溫480～580℃狀態(tài)下形成鹽浴，0.5～8小時(shí)同時(shí)利用氧化劑(高鐵酸鈉)對鋼鐵工件進(jìn)行氮碳氧多元共滲處理。
權(quán)利要求
1.金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法，其特征是將尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份(單位為重量份)加入坩鍋內(nèi)，升溫至480～580℃，使其處于熔融狀態(tài)，形成鹽浴，并發(fā)生如下反應(yīng)a、b、c、d、e、f、上述反應(yīng)均在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間；經(jīng)過上述反應(yīng)后，將待處理的鋼鐵構(gòu)件放入上述鹽浴內(nèi)，進(jìn)行下述共滲反應(yīng)滲氮反應(yīng)為滲碳反應(yīng)為氧化反應(yīng)為然后最后上述反應(yīng)在480～580℃的溫度下進(jìn)行；按照具體情況，反應(yīng)時(shí)間在0.5～8小時(shí)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法，其特征是尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份，單位為重量份。
3.如權(quán)利要求1所述金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法所用的氮碳氧多元共滲劑配方，其特征在于該配方的組成為尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份。
4.如權(quán)利要求3所述金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法所用的氮碳氧多元共滲劑配方，其特征在于該配方的組成為尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份。
全文摘要
金屬化學(xué)熱處理氮碳氧多元共滲方法及其氮碳氧多元共滲劑配方，涉及金屬熱處理技術(shù)，具體地說是一種金屬熱處理所用的多元共滲劑配方。按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，尿素30～40份，碳酸鈉15～25份，碳酸鉀15～25份，高鐵酸鈉20～30份，或者尿素33～37份，碳酸鈉18～22份，碳酸鉀18～22份，高鐵酸鈉23～27份(單位為重量份)。這是一種新的化學(xué)熱處理方法——氮碳氧多元共滲鹽浴基鹽的配方，其配制成本不僅低廉，無污染，而且操作方便，特別適合大規(guī)模推廣。通過氮碳氧多元共滲處理的鋼鐵工件，不僅極大地提高硬度，提高耐磨性，而且極大地提高耐腐蝕性。
文檔編號C23C8/00GK1786252SQ200510122929
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者王錫良 申請人:王錫良