[发明专利]一种奥氏体不锈钢的低温气体渗氮方法

说明书

本发明公开了一种奥氏体不锈钢的低温气体渗氮方法，包括奥氏体不锈钢工件进行表面钝化膜处理；奥氏体不锈钢放入渗氮炉中，抽真空通入渗氮气体，加热渗氮炉开始渗氮处理，所述的渗氮处理具体包括高温低浓度渗氮，低温低浓度渗氮，低温高浓度渗氮，缓冷等步骤，本发明实现了氮原子从表层到内部的均匀化分布。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其是涉及一种奥氏体不锈钢的低温气体渗氮方法。

背景技术

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18％、Ni 8％～25％、C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有优良的力学性能、高韧性和塑性，可加工性以及抗腐蚀性强，被广泛应用于化工、汽车、机械、海运及海洋构件等领域；但奥氏体不锈钢缺点是由于含碳量极低，导致表面强度和硬度较低，抗磨损性能、抗疲劳性能低，且不可能通过相变使之强化，严重影响奥氏体不锈钢的使用范围，或是大幅度降低零工件的使用寿命。

渗氮是常见的对金属表面进行强化处理的方法，在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。但目前的渗氮工艺中，一般采用一段式或两段式加热方法渗氮，渗氮气体浓度基本保持恒定，但发明人从机理出发，经研究发现，由于渗氮需要在表面到内部形成一定厚度的渗氮层，并且渗氮层的硬度值与该处渗氮层的氮含量密切相关，而材料的内部结合力又与渗氮层的硬度变化趋势有关，因而期望得到一种由内向外，渗氮量均匀增长且合理分布的梯度变化，既能保证材料的硬度和韧性保持合理的平衡，又使材料的硬度保持合理的变化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种奥氏体不锈钢的低温气体渗氮方法。采取升温和扩散保持合理的关系，使沿材料中心方向渗氮量均匀增长且合理分布。

本发明完整的技术方案包括：

一种奥氏体不锈钢的低温气体渗氮方法，包括如下步骤：

1)将奥氏体不锈钢工件进行表面钝化膜处理；

2)将奥氏体不锈钢放入渗氮炉中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入渗氮气体，加热渗氮炉开始渗氮处理，所述的渗氮处理具体包括：

3.1高温低浓度渗氮，在560-600℃下，经第一管路通入氨气，所述第一管路不含有催渗剂，所述氨气的流量为800ml/min,氨气分解率为20-30％，保温8-10h；

3.2低温低浓度渗氮，在400-450℃下，经第一管路通入氨气，所述氨气的流量为1200ml/min，氨气分解率为10-15％，保温3-6h；

3.3低温高浓度渗氮，在400-450℃下，经第二管路通入氨气，所述第二管路含有稀土催渗剂，氨气的流量为1800ml/min，氨气分解率为40-50％，保温1-2h；

3.4将渗氮后的不锈钢工件置于缓冷坑中，静置48-72h。

本发明相对于现有技术的优点在于：首先高温低浓度渗氮，使活性氮原子在浓度较低情况下，借由高温实现从表面到内部的充分扩散，以达到深度大，浓度低的氮分布，随后采用低温低浓度渗氮，保证表层氮原子浓度不再显著提高前提下，进一步向内部扩散，随后低温高浓度渗氮，采用催渗剂催渗，显著提高氨气分解率，使表面形成氮原子富集，增加表面硬度，最后采用长时间缓冷的方式，使得从表层到内部的均匀化分布。

附图说明

图1为按本发明处理的奥氏体不锈钢硬度及硬度分布示意图。

具体实施方式