[实用新型]一种石油专用油、套管短节的快速渗氮、渗碳装置

说明书

一、技术领域

本实用新型针涉及金属材料的化学热处理，具体地说，涉及金属材料表面工程领域的一种石油专用油、套管短节的快速渗氮、渗碳装置。 

二、背景技术

不锈钢具有良好的耐蚀性能，广泛应用于石油、化工、造纸、能源、阀门、密封件、装饰、纺织机械、医疗器械、仪器仪表、精密机械、航天航空和海洋工程等工业领域。但是通常不锈钢的硬度较低(一般情况下为200～350HV)，耐磨性较差，表面易出现划伤和磨损现象，因此在一些对耐磨性要求较高的领域，其应用受到一定限制。 

为了提高不锈钢的耐磨性，国内外学者多年来在不锈钢表面进行了各种改性处理和强化研究，例如渗氮、渗碳、电镀、化学镀、气相沉积、离子注入、热喷涂等。上述工艺方法中，渗氮和渗碳是最常用的表面硬化方法。 

钢的渗氮和渗碳是使氮或碳原子渗入钢的表面，形成富氮或富碳硬化层的一种化学热处理工艺。但是对于不锈钢，由于其表面具有致密的铬基氧化物钝化膜，这层钝化膜在起到抗腐蚀作用的同时，也会阻碍氮、碳原子的渗入。因此，不锈钢渗氮和渗碳时必须去除其表面的钝化膜。此外，不锈钢渗氮通常必须在≥500℃或更高的温度下才能进行。但在上述温度下渗氮或渗碳后，渗层中会形成铬的氮化物或碳化物，由此在不锈钢表面产生局部贫铬区，使其耐蚀性下降。 

与在高温下进行的传统渗氮和渗碳处理工艺相比，低温处理获得的过饱和固溶体硬化层既有高硬度又具有高耐蚀性，同时还具有很好的塑性和韧性。 

三、发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种石油专用油、套管短节的快速渗氮、渗碳装置，其本质是在380～480℃的温度下，将不锈钢油、套管短节置于高浓度的碳、氮气氛介质中，在不锈钢油、套管短节表面经扩散形成厚度为20～50μm的过饱和固溶体硬化层，固溶体中C和N的含量高达10～12Wt.％，由此可以稳定地获得≥1000HV0.1的高硬度，最高硬度可达1750HV0.05，这一相当于硬质合金硬度的硬度值，是目前同类工艺中所能达到的最高硬度值。 

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种石油专用油、套管短节的快速渗氮、渗碳装置，由加热装置、传动装置和控制装置构成，其特征在于： 

所述的加热装置由加热炉体(1)、保温层(2)、恒温层(3)、炉盖(4)、连接螺杆(5)和加热源(18)构成，所述的加热炉体(1)由保温层(2)和恒温层(3)组成，并通过固定连接螺杆(5)与炉盖(4)连接成夹层筒状，其中保温层(2)内装有待处理油、套管短节(17)；其中恒温层(3)内充满空气(19)；加热源(18)位于加热炉体(1)的下端；所述的炉盖(4)呈圆形，其上设有进、出气管(6)、压力表(7)，以及减压阀(8)； 

所述的传动装置由转动轴(9)、传动盘顶盖(10)、传动盘底座(11)、密封部件(12)和传动轴(13)构成，传动轴(9)贯穿密封部件(12)、传动盘顶盖(10)、传动盘底座(11)和轴承座(13)，所述的传动盘顶盖(10)呈圆形，内设有上下贯通的透气小孔，其背面上设有一爪钩(14)，呈倒三角放置；所述的传动盘底座(11)呈圆形，其正面设有凹形支架(15)，与爪钩(14)的位置相对应，且其中心位置还嵌入轴承座(13)； 

所述的控制装置由恒温自动控制仪(20)构成。 

所述的保温层(2)里充满渗剂(16)，其渗剂(16)为呈气体状态下的碳和氮气。 

所述的恒温自动控制仪(20)设定的温度为380～480℃。 

在所述的待处理油、套管短节(17)表面经扩散形成厚度为20～50μm的过饱和固溶体硬化层。 

本实用新型与现有技术相比有许多优点和积极效果： 

1、处理温度远低于传统渗氮及渗碳处理的工艺温度； 

2、获得高硬度的等同或超过基体的耐蚀性能 

3、保持基材原有的塑性、韧性和尺寸精度。 

四、附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述： 

图1为本实用新型的加热炉体结构示意图； 

图2为本实用新型的传动盘顶盖仰视图； 

图3为本实用新型的传动盘底座俯视图； 

其中：1、加热炉体2、保温层3、恒温层4、炉盖5、连接螺杆 

      6、进、出气管7、压力表8、减压阀9、转动轴 

      10、传动盘顶盖11、传动盘底座12、密封部件13、轴承座 

      14、爪钩15、凹形支架16、渗剂17、油、套管短节