一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺的制作方法

本发明专利申请涉及机械制造领域，适用于机械制造热处理行业化学热处理工艺范畴，且特别适用于解决要求深层渗碳要求的工件渗碳周期长，质量事故多等技术难题。

背景技术：

在我国机械制造领域，为解决某些工件表面要求高耐磨性，而心部要求高冲击韧性，必须采用低碳合金钢或低碳钢制作，表面预留0.2mm左右的磨余量，将工件流入热处理渗碳工序进行后续处理。

长期以来，人们为解决渗碳工艺过程中的渗速与质量问题，进行了广泛的科学试验研究，其中包括研制专用渗碳钢新材料等。但总体看来，效果甚微，传统工艺的渗碳速度与质量总是不尽人意，某些企业为提高渗碳效率，缩短生产周期，往往采用提高渗碳温度来提高工件渗碳速度，这样做的结果尽管对某些要求不高的工件生产时有采用的，但往往总体又带来了以下诸多问题：

⑴设备坏损明显加快，维修费用较高，显著增加工艺成本。

⑵工件组织粗大，实际使用耐磨性下降，产品质量没有保证。

⑶尤其对于一些要求渗碳层深度超过2mm以上的工件，上述办法根本就行不通，因为高温渗碳时间较长，就是一个生产周期未完成，便由于设备故障而中断生产，欲快而适得其反。

为此，我们提出一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺。

技术实现要素：

本发明提供一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，就是为解决生产实践中的上述难题，尤其是为解决渗层1.8mm以上深度要求的工件，由于渗碳时间长、效率低、工艺质量事故多等技术难题，我们设计了一种在传统渗碳工艺过程中添加稀土溶剂催渗方法，有效地提高了其工件渗碳速度20-30％，技术经济效益显著。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，图中横座标是指工艺过程中时间(t)，依据工件渗层深度要求而确定其b、c、d、e经验数值；纵座标是指工件渗碳过程中的加热温度，一般取910-930℃。工艺过程包括如下步骤：

s1、排气：工件在炉温达到工艺要求温度后装炉，关闭炉门后滴入煤油排气；

s2、保温排气：然后炉内温度不断下降，当降到一定温度后，又不断升温，到温b阶段达到90分钟后关闭排气烟窗，此后滴入稀土溶剂进入强渗，直至工艺完成；

s3、强渗：进入强温阶段，c值根据渗层深度要求经验确定，此处一般为5小时(一般渗碳件渗层深度在0.7-1.4mm，均不需要第五阶段e纯扩散)，在c强渗阶段将已用酒精溶解后的稀土溶剂，按一定比例随同渗碳剂煤油分别滴注到渗碳炉中，滴量c11值＝1/2c1值，到扩散阶段d滴量相应减少，滴量d11值＝1/2d1值，当稀土溶剂滴注时间达到此阶段一半时，滴注稀土溶剂立即停止；

s4、扩散：此处是假定渗碳深度≥2mm以上深层渗碳要求的工件(例如凿岩机上的主件冲击活塞等典型零件)，d扩散阶段为4小时；

s5、纯扩散：e纯扩散阶段为4小时，可确保工件渗层深度＞2mm。

本发明的有益效果如下：

1、本发明工件提高渗碳速度20-30％，可显著缩短工件渗碳工艺周期，用低成本节约25％左右工期，提高生产效率。

2、本发明可改善工件表面渗层化学成份，能获取稀土合金化渗层，晶粒细化，明显提高工件表面硬度、强度和耐磨性。

3、本发明由于稀土催渗碳工艺周期可缩短20％以上，工件在高温加热状态下的变形明显降低，工件预留热处理后磨余量可适当减少，可降低工件后续机加工生产成本。

4、本发明由于每一生产工艺周期缩短20-30％，设备损耗明显减少，设备维修费用大大节省，热处理渗碳工艺成本明显降低，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合图1对本发明实施例的一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺进行详细的说明。

参考图1所示，本发明实施例提供的一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，图中横座标是指工艺过程中时间(t)，依据工件渗层深度要求而确定其b、c、d、e经验数值；纵座标是指工件渗碳过程中的加热温度，一般取910-930℃。工艺过程包括如下步骤：

s1、排气：工件在炉温达到工艺要求温度后装炉，关闭炉门后滴入煤油排气；

s2、保温排气：然后炉内温度不断下降，当降到一定温度后，又不断升温，到温b阶段达到90分钟后关闭排气烟窗，此后滴入稀土溶剂进入强渗，直至工艺完成；

s3、强渗：进入强温阶段，c值根据渗层深度要求经验确定，此处一般为5小时(一般渗碳件渗层深度在0.7-1.4mm，均不需要第五阶段e纯扩散)，在c强渗阶段将已用酒精溶解后的稀土溶剂，按一定比例随同渗碳剂煤油分别滴注到渗碳炉中，滴量c11值＝1/2c1值，到扩散阶段d滴量相应减少，滴量d11值＝1/2d1值，当稀土溶剂滴注时间达到此阶段一半时，滴注稀土溶剂立即停止；

s4、扩散：此处是假定渗碳深度≥2mm以上深层渗碳要求的工件(例如凿岩机上的主件冲击活塞等典型零件)，d扩散阶段为4小时；

s5、纯扩散：e纯扩散阶段为4小时，可确保工件渗层深度＞2mm。

本发明实施例提供一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，由于稀土是活性极强的元素，而付电性又低，故易使传统渗碳剂煤油中的烷烃和稀烃类化合物断链而使活性原子增加；同时，稀土原子被钢件表面吸附后，会使更多的活性碳原子吸附在钢件表面，而使工件表面的碳浓度很快增加，使工件由表及里碳浓度梯度加大，促使扩散加速；并且稀土原子被钢件表面吸附后，也在一定程度上起着微合金化的作用。因此明显在提高渗碳速度和提高产品质量等方面起着重大作用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，其特征在于，图中横座标是指工艺过程中时间(t)，依据工件渗层深度要求而确定其b、c、d、e经验数值；纵座标是指工件渗碳过程中的加热温度，一般取910-930℃。工艺过程包括如下步骤：

s1、排气：工件在炉温达到工艺要求温度后装炉，关闭炉门后滴入煤油排气；

s2、保温排气：然后炉内温度不断下降，当降到一定温度后，又不断升温，到温b阶段达到90分钟后关闭排气烟窗，此后滴入稀土溶剂进入强渗，直至工艺完成；

s3、强渗：进入强温阶段，c值根据渗层深度要求经验确定，此处一般为5小时(一般渗碳件渗层深度在0.7-1.4mm，均不需要第五阶段e纯扩散)，在c强渗阶段将已用酒精溶解后的稀土溶剂，按一定比例随同渗碳剂煤油分别滴注到渗碳炉中，滴量c11值＝1/2c1值，到扩散阶段d滴量相应减少，滴量d11值＝1/2d1值，当稀土溶剂滴注时间达到此阶段一半时，滴注稀土溶剂立即停止；

s4、扩散：此处是假定渗碳深度≥2mm以上深层渗碳要求的工件(例如凿岩机上的主件冲击活塞等典型零件)，d扩散阶段为4小时；

s5、纯扩散：e纯扩散阶段为4小时，可确保工件渗层深度＞2mm。

技术总结
本发明公开了一种提高工件热处理渗碳速度的稀土催渗工艺，属于机械制造技术领域，图中横座标是指工艺过程中时间(T)，依据工件渗层深度要求而确定其B、C、D、E经验数值；纵座标是指工件渗碳过程中的加热温度，一般取910‑930℃。工艺过程包括如下步骤：S1、排气：工件在炉温达到工艺要求温度后装炉，关闭炉门后滴入煤油排气；S2、保温排气：然后炉内温度不断下降，当降到一定温度后，又不断升温，到温B阶段达到90分钟后关闭排气烟窗。本发明采用上述稀土溶剂催渗碳工艺处理后的工件，与传统渗碳工艺同等渗碳温度和时间处理后的工件相比，渗层深度明显提高20％‑30％，当各阶段处理时间相应缩短25％左右，完全可以满足各种工件渗碳技术条件要求。

技术研发人员：陈正伟;黄德发
受保护的技术使用者：吴江华宏真空科技有限公司
技术研发日：2019.10.10
技术公布日：2019.12.10