專利名稱：離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法，屬金屬材料表面處理技術。
離子氮碳共滲可對鋼鐵表面進行強化，離子滲硫可提高鋼的減摩性。但目前這兩種工藝都只作為單一處理方法各自單獨進行，在材料表面只能獲得單一滲層。而且目前采用的低溫離子滲硫法，只用于鋼鐵淬火后的處理，滲速受到限制。對未經(jīng)淬火的鋼鐵經(jīng)低溫滲硫后對耐磨性提高無明顯效果。
本發(fā)明的目的是設計一種離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法，對已經(jīng)過淬火硬化和未經(jīng)淬火硬化的鋼都可以采用本辦法獲得硫化物和氮碳化合物的復合滲層，提高零件或工具的表面耐磨性，延長其使用壽命。
本發(fā)明設計的離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法，包括下列各步驟(1)將需處理的工件置于離子轟擊爐中，抽真空至10～20Pa后，通入氨氣和含碳介質(zhì)揮發(fā)氣，其中，氨氣流量為2～6L/min，揮發(fā)氣流量為0.3～1L/min，工作電壓為600～800V，維持真空度700～950Pa，溫度為500～600℃，轟擊時間為2～6小時；(2)停止送含碳介質(zhì)揮發(fā)氣，降低氨氣流量，通入含硫介質(zhì)揮發(fā)氣，停止轟擊，待爐內(nèi)工件溫度降到200～400℃后，再加轟擊電壓，進行中溫離子滲硫，其工作電壓為600～700V，真空度為600～800Pa，氨氣硫量為0.5～1.5L/min，含硫介質(zhì)揮發(fā)氣流量為0.5～1L/min，溫度為200～400℃，轟擊時間為0.1～2小時；(3)停止送氣，并停止轟擊，工件在爐內(nèi)冷卻到100℃左右，即完成對工件的復合處理。
在本方法中，通入離子轟擊爐中的含碳介質(zhì)揮發(fā)氣為丙酮或酒精；通入離子轟擊爐中的含硫介質(zhì)揮發(fā)氣為CS2。
本發(fā)明的離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法，可應用于碳鋼、合金鋼、鑄鐵材料制成的各種零件、模具、刀具的表面強化，能獲得硫化物和氮碳化合物復合滲層，大大提高零件或工具的表面耐磨性，因而延長其使用壽命。
下面介紹
具體實施例方式實施例1處理材料高速鋼，熱處理狀態(tài)1250～1260℃淬火十三次560℃回火。
離子氮碳共滲電壓750V，真空度900Pa，氨氣流量1.5L/min，丙酮揮發(fā)氣流量0.3L/min，溫度520C，時間2h。
離子滲硫電壓600V，真空度700Pa，氨氣流量0.6L/min，CS2揮發(fā)氣流量0.8L/min，溫度250℃，時間0.5h。
實施例2處理材料45鋼，熱處理狀態(tài)正火。
離子氮碳共滲電壓750V，真空度900Pa，氮氣流量2L/min，丙酮揮發(fā)氣流量0.3L/min，溫度550℃，時間2.5h。
離子滲硫電壓620V，真空度750Pa，氨氣流量1L/min，CS2揮發(fā)氣流量0.5L/min，溫度300℃，時間1.5h。
實施例3處理材料20鋼，熱處理狀態(tài)正火。
離子氮碳共滲電壓800V，真空度800Pa，氨氣流量3L/min，酒精揮發(fā)氣流量0.5L/min，溫度600℃，時間2h。
離子滲硫電壓652V，真空度700Pa，氨氣流量1L/min，CS2揮發(fā)氣流量0.3L/min，溫度320℃，時間1h。
在往復式磨損試驗機上進行了磨損試驗；載荷14N，往復次數(shù)3000次，對磨件為GW15鋼球(φ10)，上述三種處理后的試件與未處理的同種材料相比，磨損量減少30～50％，耐磨性得到明顯提高。
權利要求
1.一種離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)將需處理的工件置于離子轟擊爐中，抽真空至10～20Pa后，通入氨氣和含碳介質(zhì)揮發(fā)氣，氨氣流量為2～6L/min，揮發(fā)氣流量為0.3～1L/min，工作電壓為600～800V，維持真空度700～950Pa，溫度為500～600℃，轟擊時間為2～6小時；(2)停止送含碳介質(zhì)揮發(fā)氣，降低氨氣流量，通入含硫介質(zhì)揮發(fā)氣，停止轟擊，待爐內(nèi)工件溫度降到200～400℃后，再加轟擊電壓，進行中溫離子滲硫，其工作電壓為600～700V，真空度為600～800Pa，氨氣硫量為0.5～1.5L/min，含硫介質(zhì)揮發(fā)氣流量為0.5～1L/min，溫度為200～400℃，轟擊時間為0.1～2小時；(3)停止送氣，并停止轟擊，工件在爐內(nèi)冷卻到100℃左右，即完成對工件的復合處理。
2.如權利要求1所述的處理方法，其特征在于通入離子轟擊爐中的含碳介質(zhì)揮發(fā)氣為丙酮或酒精。
3.如權利要求1所述的處理方法，其特征在于通入離子轟擊爐中的含硫介質(zhì)揮發(fā)氣為CS2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子氮碳共滲和中溫離子滲硫復合處理方法,該方法是首先將工件置于離子轟擊爐中,在一定的真空度、工作電壓和溫度下通入氨氣和含碳介質(zhì)揮發(fā)氣,轟擊2～6小時后,降低溫度,通入含硫介質(zhì)揮發(fā)氣,并控制真空度、工作電壓、氨氣流量和含硫介質(zhì)揮發(fā)氣流量,轟擊0.5～2小時,即完成對工作的復合處理。用本發(fā)明方法處理的零件或工具,表面形成硫化物和氮化合物復合滲層,因而提高了其表面耐磨性,延長使用壽命。
文檔編號C23C8/36GK1188813SQ97125869
公開日1998年7月29日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權日1997年12月26日
發(fā)明者朱張校, 杜全友, 關磊, 曲澤陽 申請人:清華大學