专利名称：：提升马氏体不锈钢表面硬度的方法
技术领域：
：本发明涉及种提升马氏体不锈钢表面硬度的方法，特别是指一种提升马氏体系不锈钢自攻螺丝表面硬度的方法。
背景技术：
：传统技术中，要在一钢板上锁上一颗螺丝，必须先利用钻头(Dnll)钻出一个孔，再利用攻牙器攻出(Tapping)螺牙，然后再锁上螺丝，因此在使用上较为不便，后来有人发展出自攻螺丝5(SelfDrillingScrew)，而如图1所示，是利用尾端的钻头51先在钢板上钻孔，再运用其螺牙52部分，对钻头所钻的孔攻牙，同时直接将所述的自攻螺丝5锁入，省时又省力而广为使用在建筑或木工等行业上；所述的自攻螺丝5—般有下列几种材质铝合金、合金钢、不锈钢......等，其中，不锈钢的自攻螺丝5常用的材质有奧氏体(Austemte)系与马氏体(Martensite)系，而奥氏体不锈钢无法使用热处理技术来改变其金相组织结构，所以无法凭借热处理来提升硬度，而另一种马氏体不锈钢则可凭借热处理技术来改变其金相组织结构，以提升马氏体不锈钢的硬度，因此，若要使用在钢构方面，由于钢铁的硬度较高，则必须选择马氏体系的不锈钢自攻螺丝5，而兼顾硬度、韧性与耐蚀性的考虑，通常选用AISI410，其元素成分如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>然而，马氏体系不锈钢在进行热处理技术中的奥氏体化与淬火时，如与空气中的氧气作用即会使得其表面变黑而失去光辉，因此，需要添加氢气作为保护气氛，氢气会在炉口与氧气燃烧，阻绝氧气进入炉内，请再参阅图2、图3所示，是一般常用的方式，其包含一进料步骤11，所述的进料步骤11是将不锈钢放入连续处理炉2内；一加热步骤12，所述的加热步骤12是将进料步骤11所放的不锈钢加热，且所述的加热步骤12是由连续处理炉2的加热炉21对所述的不锈钢进行加热，且所述的加热炉21又可区分为一预热区211与两奥氏体化区212，且所述的一预热区211与两奥氏体化区212其温度可分别独立控制与调整；一加入分解气体步骤13，所述的加入分解气体步骤13是当加热步骤12的加热炉21内的温度达50(TC以上时，即开始将分解气体加入连续处理炉2内，而所述的分解气体是凭借下列步骤产生，其包含一加氨步骤16，所述的加氨步骤16是将氨22(NH3)输出至变成炉23内；一分解步骤17，是将加氨步骤16所提供的氨22由变成炉23将其分解为氮气(N2)与氢气(H2);—干燥步骤18，所述的干燥步骤18是将分解步骤17分解气体的水气与末分解的氨22以干燥器24内的分子筛去除；一冷却步骤14，所述的冷却步骤14是将加热步骤12所加热至奧氏体化的不锈钢凭借连续处理炉2的冷却炉25急速冷却，且所述的冷却炉25后设有向下倾斜区251;一添加氮气步骤19，所述的添加氮气步骤19是将液态氮26经由一蒸发器27蒸发为气态后，送至冷却步骤14中冷却炉25与向下倾斜区251;一出料步骤15，所述的出料步骤15是将冷却步骤14后的不锈钢送出或进行其它热处理，如回火；但是，上述现有的光辉热处理方式其虽可凭借变成炉23分解氨22，以产生分解气体氢气与氮气，再凭借干燥器24内设有的分子筛，将分解气体的水气与未分解的氨去除，而防止这些水气与未分解的氨22，在高温下与不锈钢接触，而导致不锈钢无法光辉，另所述的分解气体是在加热炉21其温度在500°C以上后再送入，使分解气体中的氢气自燃，且随着分解气体逐渐填满加热炉23，使火焰逐渐往加热炉23的进料处方向移动，最后在连续处理炉2的进料口处产生火帘，以阻绝外部氧气进入连续处理炉2内，而达光辉效果，且冷却炉25与向下倾斜区28都灌入氮气，而出口处向下倾斜，更进一步阻绝氧气进入；然，经热处理后的马氏体系不锈钢，其表面硬度通常为490500Hv、心部硬度为410~430，因此，所述的不锈钢自攻螺丝5在对3mm的AISI304钢板钻孔时，所述的自攻螺丝5因表面硬度不足而无法成功地钻孔施工；再如，中国台湾专利公报公告号第205072号"奥斯田铁系(或称奥氏体)不锈钢与低碳钢或低碳合金钢形成的复合自攻与自钻螺丝的制法"，其主要是将母材为低碳钢或低碳合金钢，预先锻造或切削成包括肩部与无螺纹柄部或含钻头部的圆杆，在经渗碳与适当热处理后，与预先成形头部的无螺纹奥氏体系不锈钢圆杆以焊接方法接合在一起，随后切削焊接毛边与渗碳钢圆杆的肩部，形成一适当宽度的无渗碳硬化区，最后进行滚螺纹加工与全淬火处理，以制成一种头部和具螺纹柄缔结部为奥氏体系不锈钢材质，而自攻螺纹部与钻头部为低碳钢或低碳合金钢材质的自攻与自钻螺丝；但是，上述的"奥斯田铁系不锈钢与低碳钢或低碳合金钢形成的复合自攻与自钻螺丝的制法"，其虽可以焊接方式将材质为低碳钢或低碳合金钢的自攻螺纹与钻头部与材质为奥氏体系的头部与具螺纹的柄部接合在一起，而可钻较厚的钢板；但是，所述的头部与具螺纹柄缔结部为奥氏体系不锈钢材质，而自攻螺纹部与钻头部为低碳钢或低碳合金钢材质的自攻与自钻螺丝，在工艺步骤上太过琐碎，往往因此提高制造成本且降低生产率，再者，工艺步骤越是琐碎相对的在工艺上出错机率也会提升，使不良品产生的机率也相对提高，而所述的螺丝其材质为低碳钢或低碳合金钢的部分是非不锈钢，因此，所述的低碳钢或低碳合金钢部份其耐蚀性较差，而降低螺丝的使用寿命。因此，如何在不影响马氏体系不锈钢其韧性与耐蚀性下，控制渗碳的流量，以最大幅度地提升马氏体系不锈钢其表面硬度，即为本案发明人所欲解决的技术困难点的所在。
发明内容本发明是提供一种提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，凭借混合气体中的氢气将不锈钢的氧化膜还原，使丙垸所提供的碳原子更容易进入不锈钢基底中，且丙烷的流量控制在0.05-0.08公升/分钟，防止过多的碳原子与铬形成碳化物，产生敏化现象进而影响不锈钢的耐蚀性。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于，其包含以下步骤进料步骤，所述的进料步骤是将不锈钢放入连续处理炉内；加热步骤，所述的加热步骤是将进料步骤所放的不锈钢加热，且所述的加热步骤是凭借连续处理炉的加热炉对所述的不锈钢进行加热，且所述的加热炉又可分为一个预热区与两个奥氏体化区；加入混合气体步骤，所述的加入混合气体步骤是当加热步骤的加热炉内的温度达50(TC以上时，即开始将混合气体加入连续处理炉内，而所述的混合气体是凭借下列步骤产生，其包含加氨步骤、分解步骤、干燥步骤、气体混合步骤，其中所述的加氨步骤是将氨输出至变成炉内；所述的分解步骤是将加氨步骤所提供的氨由变成炉将其分解为氮气与氢气；所述的干燥步骤是将分解步骤分解气体后的水气与未分解的氨以干燥器内的分子筛去除；所述的加入丙垸步骤是将丙垸加入气体混合器内；所述的气体混合步骤是将所述的干燥步骤后的分解气体与加入丙烷步骤中的丙垸由气体混合器混合后一起送入连续处理炉内；冷却步骤，所述的冷却步骤是将加热步骤加热至奥氏体化的不锈钢凭借连续处理炉的冷却炉急速冷却，且冷却炉后设有向下倾斜区；添加氮气歩骤，所述的添加氮气步骤是将液态氮经由蒸发器蒸发为气态后，送至冷却步骤中的冷却炉与向下倾斜区；出料步骤，所述的出料步骤是将冷却步骤后的不锈钢送出或进行其它热处理。与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是凭借本发明的处理方式，可大幅提升不锈钢的表面硬度，而心部硬度变化不大保留有韧性，且浸在纯水24小时也无锈点产生，因此，经本发明处理步骤后的不锈钢可同吋兼顾硬度、韧性与耐蚀性，使本发明的自攻螺丝对3mm厚的AISI304钢板钻孔可达34孔，大幅提升马氏体系不锈钢自攻螺丝的实用性。第一图是自攻螺丝示意第二图是现有技术的步骤流程方块第三图是现有技术的处理流程示意第四图是本发明的步骤流程方块第五图是本发明的处理流程示意图。附图标记说明ll-进料步骤；12-加热步骤；13-加入分解气体步骤；14-冷却步骤；15-出料步骤；16-加氨步骤；17-分解步骤；18-干燥步骤；19-添加氮气步骤；2-连续处理炉；21-加热炉；211-预热区；212-奥氏体化区；22-氨；23-变成炉；24-干燥器；25-冷却炉；251-向下倾斜区；26-液态氮；27-蒸发气；31-进料步骤；32-加热步骤；33-加入混合气体步骤；34-冷却步骤；35-出料步骤；36-加氨步骤;37-分解步骤；38-干燥步骤；39-气体混合步骤；310-加入丙垸步骤；311-添加氮气步骤；4-连续处理炉；41-加热炉；411-预热区；412-奥氏体化区；42-氨；43-变成炉；44-千燥器；441-流量计；45-冷却炉；451-向下倾斜区；46-丙垸；461-微流量计；47-气体混合器；48-液态氮；49-蒸发气。具体实施例方式本发明与现有技术不同之处主要是在干燥步骤后有加入丙烷步骤，且还增加一个丙烷与氨气分解气体混合的气体混合步骤，请参阅图4、图5所示，是本发明的实施步骤，其包含有一进料步骤31，所述的进料步骤31是将不锈钢放入连续处理炉4内；一加热步骤32，所述的加热步骤32是将进料步骤31所放的不锈钢加热，且所述的加热步骤32是凭借连续处理炉4的加热炉41对所述的不锈钢进行加热，且所述的加热炉41又可区分为-预热区411与两奧氏体化区412，且所述的-预热区411与两奧氏体化区412其温度是可分别独立控制与调整，所述的预热区411温度设为920。C1000。C，而所述的两奧氏体化区412温度设为1020°C~1080°C，且不锈钢的奧氏体化时间为30分钟；一加入混合气体步骤33，所述的加入混合气体步骤33是当加热步骤32的加热炉41内的温度达50(TC以上时，即开始将混合气体加入连续处理炉4内，而所述的混合气体是凭借以下列步骤产生，其包含一加氨步骤36，所述的加氨步骤36是将氨42(NH3)输出至变成炉43内；一分解步骤37，所述的分解步骤37是将加氨步骤36所提供的氨42由变成炉43将其分解为氮气(N2)与氢气(H2)，且所述的变成炉43的温度设为920°C~980°C;一干燥步骤38，所述的干燥步骤38是将分解步骤37其分解气体的水气与未分解的氨42以干燥器44内的分子筛去除，而经所述的干燥器44去除水气后的分解气体其露点为-5(TC以下，又所述的干燥器44后设有流量计441，且所述的流量计441是将分解气体的流量设为5000~6000公升/分钟；一加入丙烷步骤310，所述的加入丙烷步骤310是将丙垸46加入气体混合器47内，且所述的丙烷46后设有一微流量计461，且所述的微流量计461是将丙烷46其流量设为0.050.08公升/分钟;一气体混合步骤39，所述的气体混合步骤39是将所述的干燥步骤38后的分解气体与加入丙垸步骤310中的丙垸46由气体混合器47混合后一起送入连续处理炉4内；一冷却步骤34，所述的冷却步骤34是将加热步骤32所加热至奧氏体化的不锈钢凭借连续处理炉4的冷却炉45急速冷却，且所述的冷却炉45后设有向下倾斜区451，所述的冷却炉45是浸入水箱中，且所述的水箱的水温是利用室外的冷却水塔的水，使其维持在室温温度；一添加氮气步骤311，所述的添加氮气步骤311是将液态氮48经由一蒸发器49蒸发为气态后，送至冷却步骤34中的冷却炉45与向下倾斜区451;一出料步骤35，所述的出料步骤35是将冷却步骤34后的不锈钢送出或进行其它热处理，如回火；本发明凭借将变成炉43温度设为920'C98(TC来分解氨42，以产生氢气与氮气的分解气体，再凭借千燥器44内设有分子筛，将分解气体的水气与未分解的氨去除，而使得分解气体的露点为-5(TC以下，可防止这些水气与未分解的氨42，在高温下与不锈钢接触，而导致不锈钢无法光辉，另又凭借一气体混合歩骤39将所述的分解气体与加入丙垸步骤310中的丙烷46以一气体混合器47混合在--起后，且在加热步骤32中加热炉41温度达50(TC后，再将所述的混合气体送入炉内，使混合气体中的氢气自燃，且随着分解气体逐渐填满加热炉41，使火焰逐渐往加热炉41的进料处方向移动，最后在连续处理炉4的进料口处产生火帘，以阻绝外部氧气进入连续处理炉4内，而达光辉效果，且又更进一步的利用混合气体中的氢气将不锈钢的氧化膜还原，使本发明所加的丙垸46所提供的碳原子更容易的进入不锈钢基底中縮短渗碳时间，且丙烷46的流量控制在0.05~0.08公升/分钟，而达到防止过多的碳原子与铬形成碳化物，产生敏化现象进而影响不锈钢的耐蚀性，因此，本发明除具有现有光辉功效外，更进一步地凭借上述方法来达成渗碳效果，以提升马氏体系不锈钢的表面硬度，进而达到一种提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法；请再参阅下表所示，是将经本发明处理步骤后的自攻螺丝与现有处理步骤后的自攻螺丝，对3mm厚的AISI304钢板作钻孔与耐蚀性测试的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由上表可知，凭借本发明的处理方式，可大幅提升不锈钢的表面硬度，而心部硬度变化不大保留有韧性，且浸在纯水24小时也无锈点产生，因此，经本发明处理步骤后的不锈钢可同时兼顾硬度、韧性与耐蚀性，使本发明的自攻螺丝对3mm厚的AISI304钢板作钻孔可达3~4孔，大幅提升马氏体系不锈钢自攻螺丝地实用性。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的权利要求可限定的范围之内。权利要求1、一种提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于，其包含以下步骤进料步骤，所述的进料步骤是将不锈钢放入连续处理炉内；加热步骤，所述的加热步骤是将进料步骤所放的不锈钢加热，且所述的加热步骤是凭借连续处理炉的加热炉对所述的不锈钢进行加热，且所述的加热炉又可区分为一个预热区与两个奥氏体化区；加入混合气体步骤，所述的加入混合气体步骤是当加热步骤的加热炉内的温度达500℃以上时，即开始将混合气体加入连续处理炉内，而所述的混合气体是凭借下列步骤产生，其包含加氨步骤、分解步骤、干燥步骤、气体混合步骤，其中所述的加氨步骤是将氨输出至变成炉内；所述的分解步骤是将加氨步骤所提供的氨由变成炉将其分解为氮气与氢气；所述的干燥步骤是将分解步骤分解气体后产生的水气与未分解的氨以干燥器内的分子筛去除；所述的加入丙烷步骤是将丙烷加入气体混合器内；所述的气体混合步骤是将所述的干燥步骤后的分解气体与加入丙烷步骤中的丙烷由气体混合器混合后一起送入连续处理炉内；冷却步骤，所述的冷却步骤是将加热步骤加热至奥氏体化的不锈钢凭借连续处理炉的冷却炉急速冷却，且冷却炉后设有向下倾斜区；添加氮气步骤，所述的添加氮气步骤是将液态氮经由一蒸发器蒸发为气态后，送至冷却步骤中的冷却炉与向下倾斜区；出料步骤，所述的出料步骤是将冷却步骤后的不锈钢送出或进行其它热处理。2、根据权利要求1中所述的提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于所述的加热步骤中的加热炉的预热区温度为920°C1000°C，而所述的加热步骤中的加热炉的两奥氏体化区温度设为1020°C~1080°C，且不锈钢的奧氏体化时间为30分钟。3、根据权利要求1中所述的提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于所述的加入混合气体步骤中的分解步骤中的变成炉的温度设为920°C~980°C，又所述的加入混合气体步骤中的干燥步骤中的干燥器去除水气后的分解气体其露点为-5(TC以下，另所述的加入混合气体步骤中的干燥步骤中的干燥器后设有流量计，所述的流量计是将分解气体的流量设为5000~6000公升/分钟。4、根据权利要求1中所述的提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于所述的加入混合气体步骤中的加入丙垸步骤的丙垸后设有一微流量计，所述的微流量计将丙烷其流量设为0.05~0.08公升./分钟。5、根据权利要求1中所述的提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于所述的冷却步骤中冷却炉是浸入水箱中，且所述的水箱水温是利用室外的冷却水塔的水，使其维持在室温温度。6、根据权利要求1中所述的提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其特征在于所述的出料步骤中所指的其它热处理是回火。全文摘要本发明提供一种提升马氏体系不锈钢表面硬度的方法，其与现有技术主要区别是在干燥步骤后有加入丙烷步骤，且还增加一个丙烷与氨气分解气体混合的气体混合步骤，其中，所述的加入丙烷步骤是将丙烷加入气体混合器内，且所述的丙烷的流量由微流量计控制在0.05～0.08公升/分钟；所述的气体混合步骤是将所述干燥步骤后的氨气分解气体与丙烷由气体混合器混合后一起送入加热炉内；凭借混合气体中的氢气将不锈钢的氧化膜还原，使丙烷所提供的碳原子更容易的进入不锈钢基底中，而达到防止过多的碳原子与铬形成碳化物，产生敏化现象进而影响不锈钢的耐蚀性。文档编号C21D1/06GK101338358SQ20071012726公开日2009年1月7日申请日期2007年7月5日优先权日2007年7月5日发明者刘正贤申请人:刘正贤