[发明专利]一种中温气体氮碳共渗淬火工艺

说明书

本发明提供的一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600‑800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250‑360℃等温淬火。本发明方法通过在持续通入氩气的条件下交替渗碳、渗氮、可以根除产生氢氰酸的根源，交替复合而成的渗层提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种中温气体氮碳共渗淬火工艺。

背景技术

奥氏体等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron)，简称等温淬火球铁(ADI)，也称奥贝球铁，具有比普通球铁更优良的综合力学性能，尤其是突出的弯曲疲劳性能和高的耐磨性，引起了材料科学工作者及工程技术人员的广泛关注。利用奥氏体等温淬火技术开发出抗拉强度大于1000MPa、伸长率超过15％的高强度、高韧性的等温淬火球铁。等温淬火球铁同时具有高强度、高韧性的特点，其综合力学性能明显优于铁素体球铁及珠光体球铁，其铸造性能、耐热性、耐蚀性、耐磨性、减振性、切削性、经济性等特性优于铸钢，被认为是“真正的廉价新材料”。等温淬火球铁是球铁强韧化方面的一个重要进展，被誉为近30年来铸铁冶金学方面的重大成就之一，被期望用来替代价格昂贵的铸钢及锻造工件。

经文献检索发现，程晓敏等人在《武汉工学院学报》，VOL.14，NO.3，1992.9，P.64-70上发表“奥氏体氮碳共渗渗层组织与性能的研究”，该文介绍了实验用材料为15钢，采用NH3+甲醇在650℃×2小时进行奥氏体氮碳共渗，渗层由化合物层、奥氏体层和扩散层组成，化合物主要由ε和γ′组成。此文采用正交实验法找出最佳共渗工艺参数，做了组织分析和性能实验，得出渗层有较高的冲击韧性和良好的耐磨性，渗层最高硬度为800HV。该文献技术存在的主要问题是：(1)采用NH3+甲醇，NH3和甲醇相互作用结果必然会生成氢氰酸(HCN)，污染环境；(2)共渗后没有进行等组或时效处理。

发明内容：

技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种中温气体氮碳共渗淬火工艺。

技术方案：为了达到上述的目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种中温气体氮碳共渗淬火工艺，将成型后的曲轴投入流态床粒子炉中升温到600-800℃，进行奥氏体化；向炉中通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗碳处理形成渗碳层，渗碳时间20～160min；继续通入氩气，在氩气的保护下,对奥氏体不锈钢工件进行渗氮处理形成渗氮层，渗氮时间40～160min；然后在流态床粒子炉中250-360℃等温淬火。

优选地，渗碳层厚度4～16μm，述渗碳时间70min。

优选地，所所述渗碳层厚度5μm。

优选地，渗氮层厚度4～12μm，渗氮时间80min。

优选地，所述渗层的表面硬度大于1200HV。

优选地，氩气流量为12～16L/min。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明方法通过在持续通入氩气的条件下交替渗碳、渗氮、可以根除产生氢氰酸的根源，用来代替铁素体氮碳共渗，不仅根除氢氰酸地污染，还能提高有效硬化层的深度。交替复合而成的渗层提高了工件的硬度和耐蚀性，并且本发明的工艺具有处理速度快，工艺简单的特点，适合于大规模推广使用。

具体实施方式