專利名稱:金屬表面強(qiáng)化鹽浴熱處理工藝的制作方法
本發(fā)明屬鋼鐵件化學(xué)熱處理技術(shù)領(lǐng)域：
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自六十年代以來，國(guó)內(nèi)、外逐漸發(fā)展了鋼的氮化、氰化及硫碳氮熱處理工藝。在這三種熱處理方法中，除氰化是在淬火加熱時(shí)進(jìn)行外，其余兩種方法均是在鋼件淬回火后進(jìn)行，整個(gè)熱處理過程分為預(yù)熱-固溶淬火-回火-軟氮化或硫碳氮共滲-水洗五個(gè)工序，而氰化則分為預(yù)熱-氰化淬火-水洗-回火四個(gè)工序。上述熱處理方法雖能提高鋼件壽命，但提高的幅度不大，而且還存在以下幾個(gè)主要問題熱處理工序較多，周期長(zhǎng)，能源消耗也較大;常規(guī)的軟氮化及硫碳氮共滲均在調(diào)質(zhì)之后進(jìn)行，因此，對(duì)于要求HRC在55以上的鋼件，如冷作模具、碳素鋼、工具鋼等均不能應(yīng)用;軟氮化及硫碳氮共滲時(shí)間過長(zhǎng)，致使鋼件表面形成脆性白亮層，白亮層一旦形成，就使鋼件的使用壽命下降，若共滲時(shí)間過短，就會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散層板薄，對(duì)使用壽命提高不大;廢水處理不僅需要較多的設(shè)備投資，而且要消耗大量食鹽。
本發(fā)明經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索專利及非專利文獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)、外尚無此種方法。在我國(guó)鐵道出版社出版的“鋼的化學(xué)熱處理”一書中，第339頁(yè)曾提到過美國(guó)發(fā)明了先氮化后淬、回火的NDVR法，但其氮化方法尚處于保密狀態(tài)。而本發(fā)明與NDVR法有以下幾點(diǎn)不同之處NDVR法包括氮化、淬、回
火三個(gè)工序，而本發(fā)明中的預(yù)熱、回火氮化只有淬、回火兩個(gè)工序，軟氮化是淬火預(yù)熱及回火中附帶產(chǎn)生，不是一個(gè)獨(dú)立工序;NDVR法的目的是為了提高鋼件硬度，本發(fā)明的目的主要是在同一工序及設(shè)備中起氮化及常規(guī)熱處理兩個(gè)作用，并能提高鋼件硬度;NDVR法不適用于鹽浴淬火，而本發(fā)明的預(yù)熱軟氮化適用于鹽浴淬火，也適用于其它設(shè)備的淬、回火;NDVR法的回火無氮化作用，而本發(fā)明的回火附帶有共滲作用。
為了提高鋼件的耐磨性能、耐疲勞性能及使用壽命，本發(fā)明在原有軟氮化、氰化及硫碳氮化熱處理工藝的基礎(chǔ)上，把傳統(tǒng)的中性鹽浴預(yù)熱處理改為活性鹽浴預(yù)熱。把中性鹽浴回火處理改為活性鹽浴處理，使在預(yù)熱及回火過程中實(shí)現(xiàn)軟氮化、硫碳氮共滲、碳氮氧共滲及碳氮硼共滲等作用。
采用軟氮化鹽浴預(yù)熱時(shí)，活性鹽浴成分配比為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2LiCl＝28∶28∶42∶2在溫度為520℃～580℃時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)如下
反應(yīng)②、③、⑤、中所生成的活性C、N原子將溶于鋼件中。
采用硫碳氮共滲預(yù)熱時(shí)，活性鹽浴成分配比為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶Na2S∶LiCl＝28∶28∶42∶2∶1.5在溫度為550℃～590℃，預(yù)熱共滲時(shí)，除發(fā)生上述①至⑥反應(yīng)外，還發(fā)生下述硫化反應(yīng)
在鹽浴中加入1～2%的LiCl和Li2CO3有穩(wěn)定鹽浴中CN-的作用，即能延緩下述兩個(gè)反應(yīng)作用
反應(yīng)(13)、(14)的強(qiáng)烈進(jìn)行，將使CN-和CO＝3增加，這不僅增加了轉(zhuǎn)氰工序的負(fù)擔(dān)，而且鹽浴活性周期縮短。此外，鋰鹽的加入還有降低鹽浴溶點(diǎn)，使鹽浴上部及底部成分均勻。
CO(NH2)2和Na2S待其他混合成分熔化后，再慢慢加入，若CO(NH2)2與其它成分一同加入時(shí)會(huì)在化鹽過程中產(chǎn)生沸溢和損失。對(duì)于一個(gè)300公斤容量的鹽浴，集中加入尿素的時(shí)間約為15～20分，在這段時(shí)間內(nèi)，需加一活動(dòng)抽風(fēng)罩，以防止氨氣污染車間。
對(duì)于要求淬火溫度為900℃以下的鋼件，淬火鹽浴的成分配比為NaCl∶KCl∶Na2CO3＝45∶45∶10對(duì)于要求淬火溫度為1000℃以上的鋼件，淬火鹽浴用100%BaCl2。
對(duì)于要求淬火溫度在900℃～1000℃內(nèi)的鋼件，淬火鹽浴的配比為BaCl
∶NaCl＝4∶1對(duì)要求回火溫度在500℃～600℃間的鋼件，可采用與預(yù)熱相同的鹽浴，也可用預(yù)熱鹽浴作回火鹽浴，這樣的回火過程兼有回火及共滲雙重作用。
對(duì)于要求回火溫度在300℃～500℃間的鋼件，可用NaNO3∶NaNO2＝55∶45的鹽浴?；鼗饻囟仍?00℃以下的鋼件，可用油浴。
對(duì)要求表面光潔度的鋼件，如鋸條，要嚴(yán)格控制預(yù)熱共滲的溫度時(shí)間。因?yàn)楫?dāng)預(yù)熱共滲溫度超過570℃時(shí)，淬火后工件將發(fā)黑。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例附圖1為GCr15冷沖六角螺母模的熱處理工藝。按圖1中a的常規(guī)熱處理，能生產(chǎn)300-400件就失效，失效方式為刃口崩裂。改用圖1中b的硫碳氮共滲預(yù)熱熱處理工藝，回火后HRC為57～58，使用壽命為1500～1800件，比原工藝提高4～6倍。
附圖2為T10鋼手工鋸條的熱處理工藝，用NaCN鹽浴淬火，平均切削壽命是5～8片(樣品為φ25mm調(diào)質(zhì)鋼，HRA＝60～63)按圖2中a的工藝，加603鹽浴淬火，切削壽命2.5～4片，按圖2中b的預(yù)熱軟氮化淬回火，切削壽命為8～16片，為NaCN淬火的兩倍，為603淬火的四倍。
本發(fā)明與常規(guī)軟氮化、常規(guī)C-N-S共滲相比，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)縮短了工序，節(jié)約了能源及其他消耗;對(duì)于要求HRC在55以上的各種產(chǎn)品(如各種模具、刀具及工具)，從不能化學(xué)熱處理變?yōu)榭苫瘜W(xué)熱處理，硬度穩(wěn)定;消除了脆性白亮層，工件的使用壽命能顯著提高;洗水及廢氣廢渣的排放達(dá)到環(huán)保要求。
權(quán)利要求
1.一種金屬表面強(qiáng)化鹽浴熱處理工藝，其特征在于把常規(guī)的空氣或中性鹽浴預(yù)熱改為活性鹽浴預(yù)熱，把常規(guī)的中性鹽浴回火改為活性鹽浴回火，它包括預(yù)熱回火鹽浴軟氮化、預(yù)熱回火鹽浴C-N-S共滲、預(yù)熱回火鹽浴C-N-O及N-O共滲、預(yù)熱C-N-B共滲及回火滲硫六種工藝。
2.由權(quán)利要求
1所述的鹽浴熱處理工藝，其特征在于軟氮化活性鹽浴成分配料比例為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶42 Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶42∶2，S-C-N化活性鹽浴成分配料比例為Na2CO3∶KCl∶Na2S∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶41∶2∶1.5
3.由權(quán)利要求
1和2所述的鹽浴熱處理工藝，其特征在于所說的CO(NH2)2、Na2S待Na2CO3、KCl及LiCl三種成分溶化后分別單獨(dú)加入。
4.由權(quán)利要求
1、2、3所述的鹽浴熱處理工藝、其特征在于在處理要求光潔度的鋼件時(shí)，要控制溫度在570℃以下。
專利摘要
一種金屬表面強(qiáng)化鹽浴熱處理工藝。它把常規(guī)的空氣預(yù)熱或中性鹽浴預(yù)熱改為活性鹽浴預(yù)熱，把常規(guī)的中性鹽浴回火改為活性鹽浴回火，使共滲與預(yù)熱回火同時(shí)進(jìn)行。
文檔編號(hào)C21D1/34GK85103190SQ85103190
公開日1986年1月10日 申請(qǐng)日期1985年4月22日
發(fā)明者王飆 申請(qǐng)人:云南工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan