[发明专利]氮化炉炉内结构件渗铝结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化炉炉内结构件渗铝结构及其施工方法。

背景技术

氮化炉是一种用于对工件实施渗氮工艺的工业炉，工艺过程中向炉罐中通入含氨气体，加热到500～600℃范围内，使氮渗入到工件表面。增强工件的耐磨性和抗腐蚀性。炉体内部的结构件，例如炉罐、导流筒和工件输送辊道等一般都采用310S(0Cr₂₅Ni₂₀)材质。由于该材质也会在炉子使用过程中跟着工件一起渗氮，会使得氨气用量逐步上升，并且其本体会脆化。需要定期对他们进行退氮和喷砂处理，否则会增加能耗及影响工艺质量，甚至炉罐报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改进氮化炉炉内结构件因长时间使用，而引起氨气用量上升及过早报废的状况，延长其使用寿命，降低维护成本，提高能效的氮化炉炉内结构件渗铝结构及其施工方法。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种氮化炉炉内结构件渗铝施工方法，包括以下步骤：

加工成型所述结构件，并在所述结构件表面喷砂；

将所述表面喷砂后的结构件浸入铝液中；

将所述结构件从所述铝液中取出，放入台车炉中加热；

随所述台车炉空冷所述结构件；

待所述结构件冷却后取出，完成施工。

所述施工方法进一步的改进在于，将所述结构件浸入750～780℃的所述铝液中，保温30分钟。

所述施工方法进一步的改进在于，将所述结构件从所述铝液中取出，放入所述台车炉，从200℃升至700℃，再从700℃升至900℃，最后随所述台车炉空冷至520℃，取出。

本发明还公开了一种氮化炉炉内结构件渗铝结构。

所述渗铝结构进一步的改进在于，所述渗铝结构的表面组织由外及里为：氧化铝、铝、FeAl₃和Fe₂Al₅。

所述渗铝结构进一步的改进在于，所述结构件采用310S(0Cr₂₅Ni₂₀)材质。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：通过在结构件面喷砂并渗铝施工，得到表面组织由外及里为：氧化铝、铝、FeAl₃和Fe₂Al₅的渗铝结构，形成的组织可以有效地抑制铁和氮的ε相大量产生，达到稳定氨气用量，保护炉内结构件的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

根据Fe-N平衡相图可知，铁和氮可以形成5种相。它们分别是：α相、γ相、γ’相、ε相和ξ相。它们对氮的溶解度逐步升高。

在常规的氮化工艺中，在工件表面以及炉内结构件表面会依次形成α相、γ相、γ’相、ε相。随着氮化炉的使用，炉内的结构件因多次跟随不同工件经历渗氮工艺，使得炉内结构件表面形成大量ε相组织，它具有较大的氮溶解度，在随后的渗氮工艺中，为使工件达到与前批次同样的渗氮效果，需要更多的氨气通入，因为由氨分解出的氮，大部分被炉内结构件吸收了。这种情况不仅增加了工艺时间及成本，而且对于炉内结构件来说也不利，由于ε相脆性大，积累到一定程度，炉内结构件会脆裂损毁。

本发明的一种氮化炉炉内结构件渗铝结构采用310S(0Cr₂₅Ni₂₀)材质的炉内结构件，经渗铝施工后得到表面组织由外及里为：氧化铝、铝、FeAl₃和Fe₂Al₅的渗铝结构，形成的组织可以有效地抑制铁和氮的ε相大量产生，达到稳定氨气用量，保护炉内结构件的目的。

本发明的一种氮化炉炉内结构件渗铝施工方法如下：

（1）炉内结构件采用310S(0Cr₂₅Ni₂₀)材质，按设计要求加工成型；

（2）渗前喷砂：将结构件喷砂，使表面洁净；

（3）浸铝工艺：将结构件浸入750～780℃的铝液中，保温30分钟；

（4）扩散工艺：将结构件从铝液中取出，放入台车炉，从200℃升至700℃，再从700℃升至900℃，最后随台车炉空冷至520℃，取出；

（5）最终形成的渗铝结构表面组织由外及里为：氧化铝、铝、FeAl₃和Fe₂Al₅。