专利名称：强化氮化处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属金属化学热处理工艺。
专利申请号为89104125.7的“氮化件的沉淀强化处理工艺”，虽然能够进一步提高氮化后工件的氮化层深度、硬度和耐磨性，但该工艺需将氮化件冷却至室温后再放入另一加热炉中进行加热时效，既浪费工时，又浪费能源。
本发明针对上述技术的不足，研究了在同一氮化炉内既进行氮化又进行时效的强化氮化处理工艺。
碳钢工件氮化后氮化层中含有ε、r′和α4相，对于合金钢还含有合金氮化物。将氮化工件降温至200～450℃时效，ε相中将析出弥散细小的α″相和Fe3C，αN中也将析出α″相，对于合金钢还有合金氮化物析出。这些析出物，必将使氮化层产生沉淀强化。
强化氮化处理工艺，由工件在通氨的氮化炉中的升温(从室温开始)，氮化，降温至某一温度时效，停止供氨和随炉冷却至一定温度出炉空冷组成。炉内的氨压或氨分解率，与常规氮化工艺相同，如对离子氮化，炉内抽至9×10-1～1×10-2mmHg柱的真空后，通入氨气，氨压为2～5mmHg柱;对气体氮化，氨分解率为18～25%。工件入炉后平均升温速度为100～650℃/h，其值由工件形状和装炉量而定，装炉量大，工件形状复杂，升温速度应慢一些。升温至氮化温度(480～580℃)以后开始进行氮化，氮化时间为4～60小时，具体数值由氮化层深和采用何种氮化方法(如离子氮化或气体氮化或盐浴氮化或软氮化)决定。对于软氮化，一般为4～6小时，对于离子氮化一般为4～40小时，而对于气体氮化则为40～60小时。对每一种氮化方法，如要求氮化层比较深时，氮化时间应比较长。氮化完毕后，工件以400～650℃/h的平均速度冷却至200～450℃进行时效，时效时间为0.5～5小时。时效温度和时效时间的选择，与材质有关，含合金元素少的钢，温度可取低一些，时间应短一些;含合金元素多的钢，温度可取高一些，时间应长一些。时效结束后，停止供氨，并排出炉内氨气，工件以100～400℃/h的速度随炉冷却至100～200℃出炉空冷。
本发明适用于离子氮化，气体氮化，盐浴氮化和软氮化。
采用本发明进行工件强化氮化处理后其硬度、硬化层深和耐磨性，均优于处理时间相同的常规氮化工艺，硬度峰值较常规氮化工艺高出30～70%，硬化层深增加20～50%。
实施例调质态的40Cr钢试样，置于离子氮化炉的阴极盘上，抽予真空至9×10-1mmHg柱后，通电打散弧清洁工件表面。打散弧停止后，向炉内通氨气，氨压维持在3mmHg柱左右，并以500～620℃的平均速度升温到(560±10)℃的温度进行氮化，氮化时间为4小时。氮化完毕后，工件以580～620℃/h的平均速度随炉冷却至(300±10)℃保温时效，时效时间为2小时。时效完毕后，停止供氨，并排出炉内氨气，工件以180～220℃/h的速度随炉冷却至180～200℃出炉空冷。
图1为40Cr钢强化氮化处理工艺曲线，横坐标为时间(h)，纵坐标为温度(℃)。图2为40Cr钢常规离子氮化和强化离子氮化的硬度梯度曲线，横坐标为层深(mm)，纵坐标为显微硬度(Hm)。图2中的曲线1为40Cr钢常规离子氮化后的硬度梯度曲线，曲线2为40Cr强化离子氮化后的工艺曲线，两者处理时间虽然都是6小时，氮化温度都是(560±10)℃，但强化离子氮化后的硬度峰值(Hgm1041)和层深(0.5mm)，均大于常规离子氮化的硬度峰值(Hm610)和层深(0.35mm)。
权利要求
1.一种强化氮化处理工艺，包括被处理工件在通氨的氮化炉中从室温开始升温，氮化，随炉降温进行时效处理，停止供氨后，随炉冷却出炉空冷。其特征在于被处理工件入炉后，以每小时100～650℃的平均速度升温至480～580℃的氮化温度，氮化4～60小时后，以每小时400～650℃的平均速度冷却至200～450℃，时效0.5～5小时，再以每小时100～400℃的速度随炉冷却至100～200℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的强化氮化处理工艺，其特征在于40Cr钢被处理工件入炉后，以每小时580～620℃的平均速度升温到(560±10)℃，氮化4小时后，又以每小时580～620℃的平均速度随炉冷却至(300±10)℃，时效2小时，再以每小时180～220℃的速度随炉冷却至180～200℃出炉空冷。
全文摘要
强化氮化处理工艺，由工件在通氮的氮化炉中的升温(从室温开始)，氮化，降温至某一温度时效和随炉冷却至一定温度出炉空冷组成。这种处理工艺能耗低，工件变形小，工艺简单，操作方便，和处理时间相同的常规氮化工艺相比，能大大提高氮化件的耐磨性，硬度峰值增加30～70％，硬化层深增加20～50％。本发明适用于离子氮化，气体氮化，盐浴氮化和软氮化。
文档编号C23C8/24GK1069075SQ91107260
公开日1993年2月17日 申请日期1991年7月27日 优先权日1991年7月27日
发明者任勤, 周上祺, 胡振纪, 严金淮, 李辉 申请人:重庆大学