稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法

文档序号:8468961阅读:643来源:国知局
稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法
【专利说明】稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及的是一种添加稀土催渗剂的预氧化软氮化新技术,适用于金属表面的化学热处理,具体涉及一种稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法。
【背景技术】
[0003]所谓化学催渗基本是利用一定的化学反应活化被渗工件表面,改善炉气质量。对于一般的化学催渗技术而言,其重点是改变了炉气的组成或质量,加速了界面反应的活性,但不能使被渗钢基体的内在组织状态发生改变。而且在常规氮化中很容易产生脉状组织,氮化物容易沿晶界积累,一旦表面硬度提高,往往可能使脆性增高。

【发明内容】

[0004]针对现有技术上存在的不足,本发明目的是在于提供一种稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,工艺方法简单,易于掌握,稀土原料来源广泛,经济效益显著。
[0005]为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其工艺步骤为:在90kW的井式气体渗碳炉内450°C条件下预氧化0.5小时,然后加热升温至570°C进行软氮化工艺处理:通过稀土催渗剂混合液滴注装置向炉内滴入稀土催渗剂8ml/min及氨气12ml/min,维持炉内兰10Pa,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间。
[0006]所述的稀土催渗剂混合液为I升甲醇溶液里加入8克稀土铈(Ce)的化合物搅拌均匀待用。
[0007]所述的预氧化工艺流程为:将工件装箱一清洗一装炉一预氧化处理(在450°C条件下,通入?10升/小时的空气,保温0.5小时)-预氧化工艺结束。
[0008]所述的软氮化工艺流程为:预氧化工艺结束一升温至570°C—通过滴注系统向炉内通入稀土催渗剂及氨气,维持1mm水柱正压力,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间一出炉一油中冷却一产品检验。
[0009]所述的混合液滴注装置包括调节阀壳体1、调节阀调速轴2、调节阀螺母盖3、调节阀接头4、密封圈5、调节阀壳体6、综合滴头7、第一连接套8、冷却管9和第二连接套10,冷却管9两端分别连接有第一连接套8和第二连接套10,第一连接套8通过密封圈5与综合滴头7相连,综合滴头7通过密封圈5和调节阀壳体6相连,调节阀调速轴2穿设在调节阀壳体6中,且调节阀调速轴2外部设置有调节阀壳体I,调节阀壳体I外端旋接有调节阀螺母盖3,调节阀壳体I内端与调节阀壳体6通过锡焊紧固,调节阀壳体I上还设置有调节阀接头4。
[0010]本发明与常规软氮化比较,渗速明显加快,可将软氮化时间缩短80?120% ;工件表面硬度相对提高5 O?2 O O H V,耐磨性,抗腐蚀能力,金相组织有不同程度改善,渗层硬度分布平缓,渗层脆性降低,零件寿命提高I?2倍。同时,本发明工艺方法简单,易于掌握,稀土原料来源广泛,因此,经济效益显著。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明;
图1为本发明中的混合液滴注装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合【具体实施方式】,进一步阐述本发明。
[0013]参照图1,本【具体实施方式】采用以下技术方案:稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其工艺步骤为:在90kW的井式气体渗碳炉内450°C条件下预氧化0.5小时,然后加热升温至570°C进行软氮化工艺处理:通过稀土催渗剂混合液滴注装置向炉内滴入稀土催渗剂8ml/min及氨气12ml/min,维持炉内兰10Pa,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间。
[0014]所述的稀土催渗剂混合液为I升甲醇溶液里加入8克稀土铈(Ce)的化合物搅拌均匀待用。
[0015]所述的预氧化工艺流程为:将工件装箱一清洗一装炉一预氧化处理(在450°C条件下,通入?10升/小时的空气,保温0.5小时)-预氧化工艺结束。
[0016]所述的软氮化工艺流程为:预氧化工艺结束一升温至570°C—通过滴注系统向炉内通入稀土催渗剂及氨气,维持1mm水柱正压力,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间一出炉一油中冷却一产品检验。
[0017]所述的混合液滴注装置包括调节阀壳体1、调节阀调速轴2、调节阀螺母盖3、调节阀接头4、密封圈5、调节阀壳体6、综合滴头7、第一连接套8、冷却管9和第二连接套10,冷却管9两端分别连接有第一连接套8和第二连接套10,第一连接套8通过密封圈5与综合滴头7相连,综合滴头7通过密封圈5和调节阀壳体6相连,调节阀调速轴2穿设在调节阀壳体6中,且调节阀调速轴2外部设置有调节阀壳体I,调节阀壳体I外端旋接有调节阀螺母盖3,调节阀壳体I内端与调节阀壳体6通过锡焊紧固,调节阀壳体I上还设置有调节阀接头4。
[0018]本【具体实施方式】的催渗剂为含铈的稀土。由于稀土无素具有强烈的化学活性,可与氧、氢、氮作用形成相应的化合物,并能加快氮、氢化合物的分解,因此,在将工件装入渗氮炉内后,前期先通过预氧化工艺,然后进行向炉内添加含有稀土催渗剂的软氮化混合液,即可实现稀土催渗软氮化工艺。
[0019]稀土氮化中由于稀土的渗入呈弥散不均匀分布,并成为间隙原子的陷阱,所以渗入的N成为形核核心,使N的分布也变的弥散,并且所产生的氮化物呈弥散的准球状,这样就避免了氮化物沿晶界的偏聚以及脉状组织的产生,大大提高表面硬度,并且其脆性也保持在O— I级。
[0020]稀土催渗软氮化对工艺的要求:
根据稀土预氧化软氮化氮化的特点,可以将软氮化温度提高10 — 20°C,使之更有效的提闻渗速。
[0021]试验证明应用预氧化加570°C温度稀土软氮化只能使渗速提高25— 50%,而将软氮化温度提高20°C后,可使渗速大幅度提高,例如45钢软氮化,要得到0.3mm的渗层,常规需要12小时时间,而采用预氧化及稀土软氮化后仅用6小时即可完成,渗速提高100%以上。
[0022]在采用预氧化及稀土软氮化时与常规软氮化一样有效的控制氮化氨分解率,在开始阶段采用较高的氮势(Np),并随之逐步降低。
[0023]本【具体实施方式】采用设备90kW的井式气体渗碳炉、专用的密封系统、特制的稀土催渗剂混合液滴注系统及温度控制智能仪表,进行了 20余炉次的试验,确定了最佳稀土加入用量、最佳预氧化工艺温度及软氮化工艺温度,;其试验材料为45钢,主要考察齿轮变形、催渗效果及组织控制。结果表明齿轮变形合格率由原来80%提高到99%,软氮化时间缩短80?120%;工件表面硬度相对提高5 O?2 O Q H V,耐磨性,抗腐蚀能力,金相组织有不同程度改善,渗层硬度分布平缓,渗层脆性降低,零件寿命提高I?2倍。
[0024]本【具体实施方式】工艺方法简单,易于掌握,稀土原料来源广泛,经济效益显著。
[0025]1、稀土的参与软氮化可以有效改善炉气质量,提高界面反应活性,具有与其它催渗剂同样的催渗效应。
[0026]2、稀土最重要的催渗作用在于可以与碳、氮等间隙元素形成共渗,并使得被渗基体缺陷密度增殖。这一特性是一般催渗技术难以实现的。
[0027]3、缺陷密度增殖可以导致渗入系数与扩散系数提高,并使得间隙原子的渗入浓度增大、渗层硬度增加,其结果可以使渗速显著提高。
[0028]4、由于稀土的渗入可以使所形成的碳化物或氮化物细化与弥散分布,从而使渗层组织细化或超细化,使渗层性能大幅度提高,进而提高了产品的机械性能和使用寿命。
[0029]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其特征在于,其工艺步骤为:在90kW的井式气体渗碳炉内450°C条件下预氧化0.5小时,然后加热升温至570°C进行软氮化工艺处理:通过稀土催渗剂混合液滴注装置向炉内滴入稀土催渗剂8ml/min及氨气12ml/min,维持炉内3 10PaJ^ 3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间。
2.根据权利要求1所述的稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其特征在于,所述的稀土催渗剂混合液为I升甲醇溶液里加入8克稀土铈的化合物搅拌均匀待用。
3.根据权利要求1所述的稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其特征在于,所述的预氧化工艺流程为:将工件装箱一清洗一装炉一预氧化处理一预氧化工艺结束。
4.根据权利要求1所述的稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其特征在于,所述的软氮化工艺流程为:预氧化工艺结束一升温至570°C—通过滴注系统向炉内通入稀土催渗剂及氨气,维持1mm水柱正压力,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间一出炉一油中冷却一产品检验。
5.根据权利要求1所述的稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,其特征在于,所述的混合液滴注装置包括调节阀壳体(I)、调节阀调速轴(2)、调节阀螺母盖(3)、调节阀接头(4)、密封圈(5)、调节阀壳体¢)、综合滴头(7)、第一连接套(8)、冷却管(9)和第二连接套(10),冷却管(9)两端分别连接有第一连接套(8)和第二连接套(10),第一连接套(8)通过密封圈(5)与综合滴头(7)相连,综合滴头(7)通过密封圈(5)和调节阀壳体(6)相连,调节阀调速轴(2)穿设在调节阀壳体¢)中,且调节阀调速轴(2)外部设置有调节阀壳体(I),调节阀壳体(I)外端旋接有调节阀螺母盖(3),调节阀壳体(I)内端与调节阀壳体(6)通过锡焊紧固,调节阀壳体(I)上还设置有调节阀接头(4)。
【专利摘要】本发明公开了一种稀土在预氧化软氮化工艺中的应用方法,它涉及一种添加稀土催渗剂的预氧化软氮化新技术。其工艺步骤为:在90kW的井式气体渗碳炉内450℃条件下预氧化0.5小时,然后加热升温至570℃进行软氮化工艺处理:通过稀土催渗剂混合液滴注装置向炉内滴入稀土催渗剂8ml/min及氨气12ml/min,维持炉内≧100Pa,约3小时后取样判定处理工艺效果并确定结束工艺时间。本发明工艺方法简单,易于掌握,稀土原料来源广泛,经济效益显著。
【IPC分类】C23C8-16, C23C8-24, C23C8-34
【公开号】CN104789923
【申请号】CN201410023672
【发明人】杨祝清, 袁义刚, 蔡志军
【申请人】广东柳菱宏通实业有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月20日
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