[发明专利]一种低温渗碳的催化方法

说明书

本发明公开了一种低温渗碳的催化方法，包括采用多级管道输送渗碳气体，采用在渗碳的不同阶段采用催化能力不同的催渗剂，在维持不锈钢表面有一定的碳原子浓度前提下，避免工件表面由于碳原子浓度过高造成大块Cr₂O₃的形成，降低表面韧性和耐腐蚀性。区别于现有技术中的滴加或封装添加的方式，采用管路行程上设置催渗剂，并辅以无机多孔载体负载的方式，增大了渗碳气体和催渗剂的接触面积，提高了催化效率。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其是涉及一种低温渗碳的催化方法。

背景技术

渗碳，是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。常见有液体渗碳、气体渗碳、离子渗碳。传统的气体渗碳是把工件放入密封容器中，通以流动的含碳气体并加热，保温较长时间后，热分解产生活性碳原子，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。但是目前气体渗碳的一个主要问题是强化处理周期过长。尤其对于低温气体渗碳，为了防止渗碳处理时工件中的铬与碳反应生成氧化物导致不锈钢工件耐蚀性降低，必须在较低温度下进行，处理过程往往需要几天才能完成，增加了生产周期。在目前的渗碳或渗氮工艺中，已经开始采用稀土作为催化渗碳的助剂，目前的工艺方法主要有：1)将稀土催渗剂混合液(如稀土氯化物的甲醇溶液)以滴加的方式加入渗碳炉内。2)将稀土催渗剂配置成粉状或膏状混合物，装管或装盒密封后置入渗碳炉内。以上方法操作简单，但普遍的缺点是适用性不广，对于工艺复杂的渗碳工艺，如需要多段升温，或对渗碳过程中碳原子浓度变化的要求的工艺，由于只能提供单一的碳原子浓度，无法实现精细化处理。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低温渗碳的催化方法。采取两段式升降温，并采用不同的催渗剂，提高了碳原子从工件内部到表面的分布均匀性，提高了性能。

本发明完整的技术方案包括：

一种低温渗碳的催化方法，包括如下步骤：

1)将奥氏体不锈钢工件进行去除表面钝化膜处理；

2)将奥氏体不锈钢放入渗碳炉中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入渗碳气体，加热渗碳炉开始渗碳处理，渗碳气体在分解炉首先经加热，随后经第一管路，并通过第一管路内的第一催渗剂进入渗碳炉，所述第一催渗剂组成为碳酸镧：氧化铈：碳酸钙：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)，以上比值为质量比，所述第一催渗剂附着于无机多孔载体上，加热到480℃-520℃，保温1-3小时；

4)降温到390℃-410℃，关闭第一管路，渗碳气体通过第二管路内的第二催渗剂进入渗碳炉，所述氧化铈：碳酸钙：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)，所述第二催渗剂附着于无机多孔载体上，保温8-12小时；

5)随后再次对渗碳炉抽真空，充N₂保护并在320℃-350℃保温24小时，完成渗碳处理，。

本发明相对于现有技术的优点在于采用在渗碳的不同阶段采用催化能力不同的催渗剂，首先采用高催化能力的催渗剂，在高温阶段获得高浓度的活化碳原子浓度，随后降温并长时间保温，使碳原子浓度在工件内部充分扩散的过程中，采用相对催化能力较低的催渗剂，在维持不锈钢表面有一定的碳原子浓度前提下，避免工件表面由于碳原子浓度过高造成大块Cr₂O₃的形成，降低表面韧性和耐腐蚀性。区别于现有技术中的滴加或封装添加的方式，采用管路行程上设置催渗剂，并辅以无机多孔载体负载的方式，增大了渗碳气体和催渗剂的接触面积，提高了催化效率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。