[发明专利]一种提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法

说明书

本发明涉及热处理工艺技术领域，尤其是一种提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，具体采用预氧化三段法快速氮化工艺，包括硬氮化的强渗、扩散和调整补氮三个阶段。在氨气低分解率的渗氮环境下强渗，提高了工件表面氮浓度；在氨气高分解率的渗氮环境下扩散，避免了表面氮化物堆积；降低了氨气分解率和温度，调整工件表面的氮浓度。通过渗氮工艺的改进，工件表面硬度提高至650‑680HV1，表面脆性都在2级以内，80％以上的结果显示工件表面无明显脆性裂纹。

技术领域

本发明涉及热处理工艺领域，具体领域为一种提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法。

背景技术

气体渗氮是将金属材料放在一定的介质，通过气氛的形成、吸附、分解、吸收和扩散五个基本过程改变材料表面的化学成分及金相组织，来控制其性能的一种金属热处理工艺。金属热处理是机械制造行业中的重要组成部分。

渗碳件中主要包括轴类和内齿圈，它们均是机械传动中的基础工件，其性能，寿命直接影响整机的质量指标和运行情况。风电行业的蓬勃发展，越来越多的风电齿圈采用调质钢42CrMo材料，并且要求渗氮处理，层深要求≥0.5mm。为了保证变形，排除了二段法和三段法渗氮工艺，但采用传统的一段法渗氮工艺，硬氮化时间在100h以上，周期长，效率低，成本高，此外因为长时间在490-520℃的环境下，工件畸变也没有达到要求。预氧化两段快速渗氮缩短一半时间，减小了工件的畸变，但硬度指标较低，只有580-600HV1，而且脆性经常超标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，以解决现有技术中42CrMo调质钢在气体渗氮之后易出现硬度较低、疏松或脆性等的质量问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，采用预氧化三段法快速氮化工艺，具体包括硬氮化的强渗、扩散和调整补氮三个阶段。

本发明所述的提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，其中，所述强渗阶段的温度为490-520℃，时间为15h，氨气分解率为18-25％。

本发明所述的提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，其中，所述扩散阶段的温度为550-570℃，时间为25h，氨气分解率为50-60％。

本发明所述的提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，其中，所述调整补氮阶段的温度为490-500℃，时间为5h，氨气分解率为45-50％。

本发明所述的提高调质钢渗氮件表面质量的工艺方法，其中，在强渗阶段之前先预氧化1-2h，温度为350-450℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本工艺包括硬氮化的强渗、扩散和调整补氮三个阶段。通过合理调节硬氮化阶段的温度、时间和Kn值，得到较高的表面硬度。该工艺简洁有效地实现了提高调质钢渗氮件表面硬度的效果；提升了渗氮表面的耐腐蚀性和耐磨性。

(2)综合现有氮化工艺，完善了预氧化催渗气体渗氮。将预氧化两段法快速氮化工艺更改为预氧化三段法快速氮化工艺。在氨气低分解率的渗氮环境下强渗，提高了工件表面氮浓度；在氨气高分解率的渗氮环境下扩散，避免了表面氮化物堆积；降低了氨气分解率和温度，调整工件表面的氮浓度。通过渗氮工艺的改进，工件表面硬度提高至650-680HV1，提高了工件表面的耐磨性，表面脆性都在2级以内，其中80％以上的结果显示工件表面无脆性裂纹，疏松的改善使得工件表面氮化物层更加致密，提高了工件表面的耐蚀性。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。