專利名稱：鍍鐵氮化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍鐵和氮化工藝相結(jié)合的快速氮化表面處理技術(shù)。
鍍鐵工藝，目前廣泛用在船舶、車輛、工程機(jī)械等修造業(yè)和其他行業(yè)，可用低廉的費(fèi)用修復(fù)軸類、盤類、氣缸等昂貴的磨損件。但鍍鐵層的耐磨性和耐熱性遠(yuǎn)不如氮化層。常規(guī)氮化工藝，可使機(jī)件獲得表面性能良好的氮化層，但費(fèi)用昂貴。它對工件材質(zhì)要求高，通常需用40Cr、38CrMoAl、18CrNiW等合金鋼，而且氮化時間長、溫度高、耗能多。如40Cr合金鋼在510℃下氮化55小時，才能生成0.55～0.6mm厚的氮化層;由于溫度高，工件易變形。而一般低碳鋼因氮化后表面硬度只能達(dá)到HV220以下，不能用于磨損件。
本發(fā)明的特點(diǎn)是，利用鍍鐵層的結(jié)構(gòu)，在＜480℃的條件下對鍍鐵層進(jìn)行氮化，只需3～6小時，便可使0.7mm左右厚的整個鍍層氮化。工件變形小。它可使原是非合金鋼材質(zhì)的機(jī)件的表面獲得類似合金鋼氮化層的性能，硬度在HV500以上，最高可達(dá)HV1000。氮化后的鍍層，克服了原先鍍鐵層的缺點(diǎn)，具有特殊的顯微組織，無脆性，有抗咬合性、高耐磨性和高耐熱性。它比現(xiàn)行氮化工藝節(jié)省費(fèi)用80%以上。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于1)利用鍍鐵層的超細(xì)晶結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)在加熱過程中形成的微晶結(jié)構(gòu)所提供的晶界擴(kuò)散通道。如低溫電鍍鐵層的晶粒直徑為20～200 ，假設(shè)以200 計(jì)算，通常合金鋼為8級晶粒度時晶粒平均直徑為1.2×1050 左右，則鍍鐵層的晶界面積比合金鋼大0.4×106倍，這就極大地增強(qiáng)了氮化擴(kuò)散能力。2)利用鍍鐵層在加熱析氫時形成的貫穿網(wǎng)狀顯微裂紋的新鮮表面所形成的擴(kuò)散通道，使氮化的擴(kuò)散路徑不再象常規(guī)氮化那樣僅垂直于工件表面，而是沿著顯微裂紋滲入再垂直于裂紋表面向內(nèi)擴(kuò)散。氮化后的鍍層形成一種特殊的顯微組織。所有裂紋表面均形成ε相而膨脹，部分裂紋得到愈合。3)利用鍍鐵層呈超細(xì)晶粒狀態(tài)，氮化物的彌散度極大，硬度高而無脆性。由于上述因素綜合，促使氮化溫度降低而速度加快。
本發(fā)明的工藝過程是1)將工件按常規(guī)鍍鐵工藝(低溫電鍍鐵、電刷鍍鐵或化學(xué)鍍鐵工藝)處理，形成具有超細(xì)晶結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)或貫穿顯微裂紋的鍍鐵層。例如采用低溫電鍍鐵工藝，可用氯化亞鐵單鹽電解液，溫度＜50℃，電流密度20A/dm2，鍍到所需厚度，再經(jīng)清洗、烘干，然后進(jìn)行氮化。為了獲得更優(yōu)異的表面性能，必要時也可在鍍鐵時加入其他元素，形成鐵基合金鍍層。2)對鍍鐵層進(jìn)行氮化，可在周期式氮化爐中，溫度＜480℃，氮化時間根據(jù)鍍層厚度和氮化溫度確定。有兩種工藝規(guī)范可供選擇其一是快速氮化規(guī)范，氮化溫度稍高，僅需3～4小時;其二是低變形氮化規(guī)范，氮化溫度稍低，也僅需5～6小時。
本發(fā)明的積極效果是1)通過鍍鐵氮化可使普通低碳鋼、鑄鐵、鋁等材質(zhì)的機(jī)件表面獲得類似合金鋼氮化層的性能，從而提高機(jī)件的修理質(zhì)量、可靠性和壽命。2)制造新機(jī)件選用鍍鐵氮化工藝，可以實(shí)現(xiàn)快速氮化，并可用價格較低的材質(zhì)達(dá)到較高的表面性能，大量節(jié)省能源和原材料。3)鍍鐵氮化，縮短了氮化時間，降低了氮化費(fèi)用，可促使氮化這種先進(jìn)工藝進(jìn)一步得到普及和推廣。
本發(fā)明適合于船舶、車輛、工程機(jī)械等修造業(yè)以及某他行業(yè)的企業(yè)實(shí)施，作為對現(xiàn)行鍍鐵、氮化工藝的補(bǔ)充。今后可作為設(shè)計(jì)和制造各種機(jī)械零部件尤其是磨損件的一種新型技術(shù)。鑒于本發(fā)明使用范圍較廣、經(jīng)濟(jì)效益較好，建議由國家組織實(shí)施和推廣。
權(quán)利要求
1.一種鍍鐵和氮化工藝相結(jié)合的快速氮化表面處理技術(shù)，其主要特征是對具有超細(xì)晶結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)或者具有貫穿顯微裂紋的鍍鐵層或鍍鐵基合金層進(jìn)行快速氮化。
2.第1項(xiàng)所指的鍍鐵層或鍍鐵基合金層是指用低溫電鍍鐵、電刷鍍鐵或化學(xué)鍍鐵工藝形成的鍍層。
3.第1項(xiàng)所指的快速氮化是指在溫度＜480℃的條件下，當(dāng)鍍層厚度0.7mm左右時，僅用3～6小時，便能使鍍層整體氮化，硬度可達(dá)到HV500～1000。
全文摘要
鍍鐵氮化是一種鍍鐵和氮化工藝相結(jié)合的快速氮化表面處理技術(shù)。
文檔編號C25D3/20GK1048895SQ8910489
公開日1991年1月30日 申請日期1989年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月17日
發(fā)明者李鐵雄 申請人:常州市群星經(jīng)濟(jì)技術(shù)服務(wù)公司