1.本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺。
背景技术：
2.碳氮共渗是一种向钢件表面同时渗入碳、氮的化学表面热处理工艺，可以增强零件的耐磨性和硬度的同时具有良好的韧性。目前针对20钢工艺性较差渗碳深度控制难度大，从而使得零件强度达不到设定要求。
技术实现要素：
3.为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺可以有效提高渗碳深度的均匀度以及硬度。
4.技术方案如下：
5.一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，包括以下步骤：
6.步骤一，将产品加热至800-1000℃，当产品组织开始转变为奥氏体后，通入lng和nh3，对产品进行碳氮共渗处理；
7.步骤二，产品采用二段式共渗法，渗碳阶段cp设定为1.5，时间为2h；扩散阶段cp设定为0.5，时间为1h；
8.步骤三，完成共渗阶段后，将产品降温至750-790℃并持续40min；
9.步骤四，将产品移送至淬火油中进行油淬，油淬温度为100-120℃；
10.步骤五，冷却后的产品进行回火处理。
11.进一步地，在所述步骤一中，产品加热前通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的机油。
12.进一步地，在所述步骤二中，两个阶段内的lng流量为15-25l/min。
13.进一步地，在所述步骤二中，两个阶段内的nh3流量为6-7.5l/min。
14.进一步地，在所述步骤三中，产品的保温温度范围为770
±
5℃。
15.进一步地，在产品进行油淬处理后，通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的淬火油，其中，完成油淬处理的产品表面硬度至少为63hrc，硬化深度为0.2-0.3mm，超出上述数值范围的产品判定为不合格产品。
16.进一步地，在所述步骤四中，完成油淬处理的产品去除表面的淬火油后在空气中自然冷却，待产品冷却至室温后进行深冷，深冷温度-80℃，保温30min，去除淬火时产生残余奥氏体。
17.进一步地，在所述步骤五中，将产品升温至190℃后保温1.5h，去除淬火后的残留应力，最终产品表面硬度大于61hrc，芯部硬度为145-155hv，表面马氏体为1-2级，残余奥氏体为1-2级为合格品。
18.进一步地，在所述步骤一至所述步骤五中，全程通入rx保护气。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本
发明。
具体实施方式
20.一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，包括以下步骤：
[0021][0022]
步骤一，将产品加热至800-1000℃，当产品组织开始转变为奥氏体后，通入lng和nh3，对产品进行碳氮共渗处理；
[0023]
先将产品组织奥氏体化，然后通入lng(液化天然气)和nh3(氨气)，使其碳氮渗入产品；在产品碳氮共渗热处理前，需要先进行调质处理，将产品加热至设定温度，并保持一定时间，使产品组织均匀，充分降低内部应力，减少因应力造成的变形，有利于碳氮均匀渗入。
[0024]
步骤二，产品采用二段式共渗法，渗碳阶段cp设定为1.5，时间为2h；扩散阶段cp设定为0.5，时间为1h；
[0025]
两阶段的时间比可控制在2:1，同时根据实际加热温度进行调节，当加热温度较低时，可以延长渗碳阶段的时间，以配合渗碳速度的下降情况，使产品表面的渗碳深度精度便于精确控制，因此在加热温度一般低于850℃时，可以将两阶段的时间比可控制在3:1。
[0026]
步骤三，完成共渗阶段后，将产品降温至750-790℃并持续40min；
[0027]
此步骤中的保温过程通过温度低于共渗温度，目的为减少产品温度与油温的温度差，可以在淬火后达到所需硬度的同时减少尺寸的形变量，可进一步提高最终的回火处理效果。
[0028]
步骤四，将产品移送至淬火油中进行油淬，油淬温度为100-120℃；
[0029]
在产品结束保温后迅速移至淬火油中，同时启动搅拌机对淬火油进行搅拌，加速产品的冷却速度，提高硬度，其中搅拌机选用中速搅拌机，淬火油选用高温油，此种配置可使产品获得较高的表面硬度同时芯部硬度较低，同时具有高强度和高韧性性能。
[0030]
步骤五，冷却后的产品进行回火处理。
[0031]
淬火后的产品需要在4h内进行回火处理，回火处理为将产品进行190℃保温1.5h，消除淬火后产生的残留应力，通过控制保温时间，可以使碳氮共渗层深度可控，从而保证产品在具有足够韧性的前提下，同时表面具有足够的硬度。
[0032]
该实施例中，在所述步骤一中，产品加热前通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的机油。
[0033]
该实施例中，在所述步骤二中，两个阶段内的lng流量为15-25l/min。
[0034]
该实施例中，在所述步骤二中，两个阶段内的nh3流量为6-7.5l/min。
[0035]
该实施例中，在所述步骤三中，产品的保温温度范围为770
±
5℃。
[0036]
该实施例中，在产品进行油淬处理后，通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的淬火油，其中，完成油淬处理的产品表面硬度至少为63hrc，硬化深度为0.2-0.3mm，超出上述数值范围的产品判定为不合格产品。
[0037]
该实施例中，在所述步骤四中，完成油淬处理的产品去除表面的淬火油后在空气中自然冷却，待产品冷却至室温后进行深冷，深冷温度-80℃，保温30min，去除淬火时产生残余奥氏体。
[0038]
冰冷处理时间可控制在2-3h，可有效减少产品表面的残余奥氏体组织。
[0039]
该实施例中，在所述步骤五中，将产品升温至190℃后保温1.5h，去除淬火后的残留应力，最终产品表面硬度大于61hrc，芯部硬度为145-155hv，表面马氏体为1-2级，残余奥氏体为1-2级为合格品。
[0040]
回火用于调整产品表面硬度，去除残留应力。
[0041]
该实施例中，在所述步骤一至所述步骤五中，全程通入rx保护气。rx保护气为空气与 lng在变成炉中经高温下及镍触媒反应所得，通入rx保护气使得炉内获得一定的基础碳势，使得渗碳过程中的碳势控制范围变小，更加稳定。
[0042]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施 方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应 性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术 手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
技术特征：
1.一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将产品加热至800-1000℃，当产品组织开始转变为奥氏体后，通入lng和nh3，对产品进行碳氮共渗处理；步骤二，产品采用二段式共渗法，渗碳阶段cp设定为1.5，时间为2h；扩散阶段cp设定为0.5，时间为1h；步骤三，完成共渗阶段后，将产品降温至750-790℃并持续40min；步骤四，将产品移送至淬火油中进行油淬，油淬温度为100-120℃；步骤五，冷却后的产品进行回火处理。2.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤一中，产品加热前通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的机油。3.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤二中，两个阶段内的lng流量为15-25l/min。4.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤二中，两个阶段内的nh3流量为6-7.5l/min。5.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤三中，产品的保温温度范围为770
±
5℃。6.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤四中，产品进行油淬处理后，通过真空清洗机进行清洗，去除产品表面的淬火油，其中，完成油淬处理的产品表面硬度至少为63hrc，硬化深度为0.2-0.3mm，超出上述数值范围的产品判定为不合格产品。7.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤四中，完成油淬处理的产品去除表面的淬火油后在空气中自然冷却，待产品冷却至室温后进行深冷，深冷温度-80℃，保温30min，去除淬火时产生残余奥氏体。8.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤五中，将产品升温至190℃后保温1.5h，去除淬火后的残留应力，最终产品表面硬度大于61hrc，芯部硬度为145-155hv，表面马氏体为1-2级，残余奥氏体为1-2级为合格品。9.根据权利要求1所述的碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，其特征在于，在所述步骤一至所述步骤五中，全程通入rx保护气。
技术总结
本发明公开了一种碳氮共渗后保温淬火热处理工艺，包括以下步骤：步骤一，将产品加热至800-1000℃，保温30min，使产品组织完全转变为奥氏体后，通入LNG和NH3，对产品进行碳氮共渗处理；步骤二，产品采用二段式共渗法，渗碳阶段CP设定为1.5，时间为2h；扩散阶段CP设定为0.5，时间为1h；步骤三，完成共渗阶段后，将产品降温至750-790℃并持续40min；步骤四，将产品移送至淬火油中进行油淬，油淬温度为100-120℃；步骤五，冷却后的产品进行回火处理。冷却后的产品进行回火处理。
技术研发人员：崔中赫
受保护的技术使用者：东宇东庵（无锡）热处理有限公司
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/11/1