[发明专利]用于对由高合金钢制成的工件进行热处理的方法

说明书

本发明涉及一种用于对由高合金钢制成的工件(S)进行热处理的方法，其中，工件(S)在真空中加热到第一温度(T1)，第一温度(T1)在第一保持阶段(H1)期间保持恒定，工件(S)随后加热到比第一温度(T1)高的第二温度(T2)，第二温度(T2)在第二保持阶段(H2)保持恒定，工件(S)在第二保持阶段(H2)之后被淬火，其中，高合金钢(S)表面(1)在第一保持阶段(H1)期间在第一处理步骤(B1)中被释放氢的工艺气体和/或工艺气体混合物(P1)流过以净化和活化表面(1)，其中，表面(1)在第一保持阶段(H1)期间在第二处理步骤(B2)中被释放氮的工艺气体和/或工艺气体混合物(P2)流过形成含氮化物层(2)，其中，含氮化物层(2)被设置为用于优化后续的气体氮化工艺。

技术领域

本发明涉及一种用于对由高合金钢制成的工件进行热处理的方法。

背景技术

为了提高金属构件的疲劳强度、耐腐蚀性以及耐磨强度，已知，在表面附近区域中对构件进行氮化。通过氮化，金属材料内部的不同氮化物在表面区域中析出。这导致建立残余压应力，其在边缘区域中部分地呈现很高的值。根据表面距离，残余应力随着与边缘区域的边距增加而降低。残余压应力的存在导致疲劳强度改善。此外，氮化也被用于高合金钢，尤其用于如喷嘴体、阀体或节流板等构件。

高合金钢由于其合金元素的高氧气亲和力而形成几纳米的天然氧化层。该氧化层在与空气接触时产生并且例如包括氧化铬、氧化钒、氧化铁和其他氧化物。因为氧化层构造得很致密并且部分防扩散，所以以后在高温下、尤其在480℃和590℃之间的温度下进行的氮渗入可能受到不利影响并且甚至完全被抑制。后果是不均匀的化合物层以及具有不同功能特性的扩散层。在真正的氮化过程之前，例如通过用酸进行的酸洗过程化学地去除该天然形成的氧化层。此外，氧化层也可以通过刷和/或磨而机械地去除，或者通过施加相应的电压而电学地去除。

氧化层在与空气接触的高合金钢上的形成在后续加工表面或者去除氧化层时带来缺点。由于不同的氧化层厚度，通过用酸进行酸洗经常形成局部伤痕，或者在后续机械加工时必须借助更费事的净化工艺或去除工艺昂贵地去除残留。还已经证实，在构件具有复杂几何形状的情况下，化学的、机械的或电学的后处理经常由于复杂的实际几何形状而不带来期望的效果。尤其盲孔难以进入，在此不能确保最佳地去除氧化层。这不可避免地导致氮化之后的缺陷部位或导致不均匀的化合层和扩散层，并且可能导致构件提前失效。

由EP 1 122 311 B1已知一种用于对金属工件进行热处理、尤其对合金铁材料进行氮化或氮碳共渗的方法。首先在氮化炉中在含氨气体氛围中将工件加热到400℃至500℃之间的温度。接着在包含氨和添加的氧化剂的气体氛围中将工件加热到500℃至700℃之间的温度。工件暴露在该温度和气体氛围中的时长达5h。

发明内容

本发明的任务是，继续发展由高合金钢制成的工件的热处理。

根据本发明，该任务通过根据独立权利要求的方法被解决。进一步的有利构型由与之相关的从属权利要求已知。

在本发明的范围中开发了一种用于对高合金钢进行热处理的方法。

由高合金钢制成的工件在真空环境中加热到第一温度，其中，第一温度在第一保持阶段保持恒定，工件随后加热到与第一温度相比更高的第二温度，第二温度在第二保持阶段保持恒定，并且，工件在第二保持阶段之后优选在气态介质或蒸发介质中淬火。工件表面、尤其还有内轮廓在第一保持阶段期间在第一处理步骤中被释放氢的工艺气体和/或工艺气体混合物在周围流过以净化和活化该表面，其中，表面在第一保持阶段期间在第二处理步骤中被释放氮的工艺气体和/或工艺气体混合物在周围流过以形成薄的含氮化物层，其中，含氮化物层被设置为用于优化后续的气体氮化工艺。