氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，包括如下步驟：（1）將工件置入氮化爐中，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至590-610℃后，保溫1h；（2）開始通入二氧化碳和氨氣，同時開始加熱，升溫至640-660℃后，保溫3h，然后停止通入二氧化碳，繼續(xù)保溫1h，然后停止通入氨氣；（3）降溫至70-90℃后，保溫40min；（4）將步驟（3）處理后的工件置入氧化爐內(nèi)，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至290-310℃后，保溫10min；（5）開始通入水蒸氣，調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始加熱，升溫至530-550℃后，保溫100min；（6）調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始冷卻，降溫至490-510℃后，保溫10min出爐。本發(fā)明實現(xiàn)表面層無疏松，產(chǎn)品表面硬度、耐磨性、抗咬合性、接觸疲勞強度等均得到提高。
【專利說明】氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝。
【背景技術】
[0002]氣體氮碳共滲和水蒸氣復合處理的金相組織為:表面為亮白層、氮化層、心部原始組織。表面白亮層可分為:最表面層非致密的、有孔隙的疏松層和無孔隙的致密層，表面的疏松層是白亮層的重要缺陷，它會嚴重影響氮化表面硬度、耐磨性、抗咬合性以及接觸疲勞強度等。
[0003]現(xiàn)有針對表面疏松層的控制方法是在氣體氮碳共滲時溫度一定的情況下，合理控制氨分解率來達到一定比例二段疏松。比如美國標準ASTMA108中牌號為1215易切削鋼材料，目前控制到總白亮層厚度在15 μ m左右時，疏松層占總白亮層的25%-35%，但是氣體的使用量大，增大了企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且當1215易切削鋼材料中的含硫量發(fā)生變化時，就會導致疏松層的含量增加，此時疏松層占總白亮層的比值會大于40%，風險指數(shù)高，無法滿足客戶對產(chǎn)品表面硬度、耐磨性、抗咬合性以及接觸疲勞強度等的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、成本低的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，包括如下步驟:
(1)將工件置入氮化爐中，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至590-610°C后，保溫
Ih ；
(2)開始通入二氧化碳和氨氣，同時開始加熱，升溫至640-660°C后，保溫3h，然后停止通入二氧化碳，繼續(xù)保溫lh，然后停止通入氨氣；
(3)降溫至70-90°C后，保溫40min；
(4)將步驟(3)處理后的工件置入氧化爐內(nèi)，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至290-310°C后，保溫 IOmin ；
(5)開始通入水蒸氣，調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始加熱，升溫至530-550°C后，保溫IOOmin ；
(6)調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始冷卻，降溫至490-510°C后，保溫IOmin出爐。
[0006]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(1)中，氮氣的通入量為每小時0.5m3- 1.5m3。
[0007]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(2)中，二氧化碳的通入量為每分鐘3.5L-4.5L，氨氣的通入量為每小時6.5m3-7.5m3。
[0008]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(3)中，先快速降溫至240-260°C，降溫時間為lmin，然后再緩慢降溫至70_90°C，降溫時間為lh。
[0009]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(4)中，氮氣的通入量為每小時7.5m3-8.5m3。
[0010]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(5)中，水蒸氣的通入量為45-80MPag，氮氣的通入量為每小時0.5m3-1.5m3。
[0011]本發(fā)明一個較佳實施例中，氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝進一步包括所述步驟(6)中，氮氣的通入量為每小時7.5m3-8.5m3。
[0012]本發(fā)明解決了【背景技術】中存在的缺陷，本發(fā)明通過采用二段階梯式的工藝方式，對NH3的最佳活性進行分析，確定在590-700°C為最佳狀態(tài)，同時控制NH3、N2, CO2之間的通入量，對氣體氮碳共滲的溫度，超越常規(guī)的鐵素體氣體氮碳共滲的溫度，降低控制可能帶來的品質異常風險，節(jié)約氣體的使用量，達到節(jié)約能源、降低成本，同時實現(xiàn)表面層無疏松的目的，使得產(chǎn)品的表面硬度、耐磨性、抗咬合性以及接觸疲勞強度等均得到提高的優(yōu)點，滿足客戶的要求，競爭力強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的氮化工藝原理圖； 圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的氧化工藝原理圖；
圖3是采用本發(fā)明的加工方法所加工出的工件的金相照片，放大倍數(shù)為2500倍，腐蝕條件為用質量濃度為3-5 %硝酸乙醇溶液進行侵蝕。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0016]本發(fā)明的處理工藝原理圖如圖1、圖2所示，一種氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，包括如下步驟:
(1)將工件置入氮化爐中，開始通入氮氣，氮氣的通入量為每小時0.5m3- 1.5m3，同時開始加熱，升溫至590-610°C后，保溫Ih ；
(2)開始通入二氧化碳和氨氣，二氧化碳的通入量為每分鐘3.5L-4.5L，氨氣的通入量為每小時6.5m3-7.5m3,同時開始加熱,升溫至640_660°C后,保溫3h,然后停止通入二氧化碳，繼續(xù)保溫lh，然后停止通入氨氣；
(3)先快速降溫至240-260°C，降溫時間為lmin，然后再緩慢降溫至70_90°C，降溫時間為Ih,保溫40min ；
(4)將步驟(3)處理后的工件置入氧化爐內(nèi)，開始通入氮氣，氮氣的通入量為每小時
7.5m3-8.5m3,同時開始加熱，升溫至290_310°C后，保溫IOmin ；
(5)開始通入水蒸氣，水蒸氣的通入量為45-80MPag，調(diào)節(jié)氮氣的通入量為每小時
7.5m3-8.5m3,同時開始加熱，升溫至530_550°C后，保溫IOOmin ；
(6)調(diào)節(jié)氮氣的通入量為每小時7.5m3-8.5m3，同時開始冷卻，降溫至490_510°C后，保溫IOmin出爐。[0017]本實施例中，所述步驟(1)中，氮氣的通入量為每小時lm3，升溫時間為1.5h。
[0018]本實施例中，所述步驟(2 )中，二氧化碳的通入量為每分鐘4L，氨氣的通入量為每小時7m3，升溫時間為30min。
[0019]本實施例中，所述步驟(3)中，先快速降溫至250°C，降溫時間為lmin，然后再緩慢降溫至80°C，降溫時間為Ih。
[0020]本實施例中,所述步驟(4)中,氮氣的通入量為每小時8m3，升溫時間為45min。
[0021]本實施例中，所述步驟(5)中，水蒸氣的通入量為60MPag，氮氣的通入量為每小時1m3,升溫時間為2h。
[0022]本實施例中,所述步驟(6)中,氮氣的通入量為每小時8m3，降溫時間為30min。[0023]從圖3中可以得知，通過本發(fā)明的處理工藝使工件得到非常均勻的氧化層和致密的白亮層，LI:20.9um, L2:20.7um，表示為非常均勻的氧化層的厚度與致密的白亮層的厚度的總和；L3:16.9um，L4:16.9um，表示為均勻的致密白亮層的厚度；L5:3.4um，L6:
3.9um，表示為均勻的氧化層的厚度。實現(xiàn)表面無疏松層的目的，使得產(chǎn)品的表面硬度、耐磨性、抗咬合性以及接觸疲勞強度等均得到提高的優(yōu)點，滿足客戶的要求，競爭力強。
[0024]以上依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定技術性范圍。
【權利要求】
1.一種氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)將工件置入氮化爐中，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至590-610°C后，保溫Ih ； (2)開始通入二氧化碳和氨氣，同時開始加熱，升 溫至640-660°C后，保溫3h，然后停止通入二氧化碳，繼續(xù)保溫lh，然后停止通入氨氣； (3)降溫至70-90°C后，保溫40min； (4)將步驟(3)處理后的工件置入氧化爐內(nèi)，開始通入氮氣，同時開始加熱，升溫至290-310°C后，保溫 IOmin ； (5)開始通入水蒸氣，調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始加熱，升溫至530-550°C后，保溫IOOmin ； (6)調(diào)節(jié)氮氣的通入量，同時開始冷卻，降溫至490-510°C后，保溫IOmin出爐。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(I)中，氮氣的通入量為每小時0.5m3- 1.5m3。
3.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，二氧化碳的通入量為每分鐘3.5L-4.5L，氨氣的通入量為每小時6.5m3-7.5m3。
4.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(3)中，先快速降溫至240-260°C，降溫時間為lmin，然后再緩慢降溫至70_90°C，降溫時間為Ih0
5.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(4)中，氮氣的通入量為每小時7.5m3-8.5m3。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(5)中，水蒸氣的通入量為45-80MPag，氮氣的通入量為每小時0.5m3-1.5m3。
7.根據(jù)權利要求1所述的氣體氮碳共滲及水蒸氣復合處理工藝，其特征在于，所述步驟(6)中，氮氣的通入量為每小時7.5m3-8.5m3。
【文檔編號】C23C8/34GK103898438SQ201410167542
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權日:2014年4月24日
【發(fā)明者】楊洪波 申請人:鑫光熱處理工業(yè)(昆山)有限公司