[发明专利]低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺

说明书

本申请涉及真空热处理领域，具体公开了一种低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺，其包括以下步骤：渗碳阶段：将装有工件的真空渗碳炉加热至975‑985°C，向真空渗碳炉内持续通入乙炔，保持17‑20min后，停止通入乙炔，将真空渗碳炉内抽真空，保持200‑210min；将上述渗碳阶段重复至少2次后，进入冷却阶段。本申请具有进一步提高真空渗碳生产效率的效果。

技术领域

本申请涉及真空热处理的领域，更具体地说，它涉及一种低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺。

背景技术

渗碳是一种常见的热处理工艺，将低碳钢或低碳合金钢工件置于具有活性的渗碳介质中，加热至单相奥氏体区保温一定时间后，渗碳介质中的活性碳原子渗入钢件表层，得到表层高碳而心部低碳的工件，从而使工件的表层具有高硬度和耐磨性，而心部保持低碳钢的韧性和塑性。

传统的可控气氛渗碳受设备性能的影响，一般最高使用温度为950℃，渗碳速度慢，生产效率较低，且工件易产生氧化、渗碳质量不稳定等问题。为了改善渗碳工件的质量，提高渗碳效率，真空渗碳技术应运而生。真空渗碳设备可将渗碳温度提高到1080℃，在不影响零件使用性能的前提下，通过提高渗碳温度，可达到加快渗碳速度的目的。此外，真空渗碳的质量优异，工件表面不易氧化或脱碳，渗碳层深度均匀。因此，真空渗碳逐步取代传统的可控气氛渗碳，得到了日益广泛的应用。

在实际生产过程中，与可控气氛渗碳相比，通过真空渗碳技术对同等材料进行处理，达到同等有效硬化层深度所需时间能够节约三分之一左右。然而，上述真空渗碳技术仍需进行改进，以进一步提高生产效率。

发明内容

为了进一步提高真空渗碳的生产效率，本申请提供一种低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺。

本申请提供的一种低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺采用如下的技术方案：

一种低碳高合金钢真空渗碳热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

渗碳阶段：将装有工件的真空渗碳炉加热至975-985℃，向真空渗碳炉内持续通入乙炔，保持17-20min后，停止通入乙炔，将真空渗碳炉内抽真空，保持200-210min；

将上述渗碳阶段重复至少2次后，进入冷却阶段。

通过采用上述技术方案，阶段性地向真空渗碳炉内通入乙炔，并阶段性进行扩散，与一次渗碳-扩散相比，通过渗碳-扩散步骤的循环，减少了碳原子在工件表面的堆积，使碳原子能够及时渗入工件的内部，提高了碳原子在工件表面层的扩散效率，减少了工件的热处理变形；在此过程中，真空渗碳炉的温度保持在975-985℃，通过提高渗碳温度加快了渗碳速度，也为碳原子在工件内的扩散速度提供了保障；本领域技术人员根据实际加工的需要，可知晓渗碳阶段重复次数的范围，通过本工艺，获得3.95-4.25mm的有效硬化层只需25.3-26.8h，大幅提高了真空渗碳的生产效率。

优选的，在所述渗碳阶段之前，还包括以下步骤：

前清洗阶段：将工件浸泡清洗。

通过采用上述技术方案，工件上的残余油渍易对真空渗碳炉的炉膛造成污染，影响热处理质量，因此，在渗碳前对工件进行清洗，一方面对真空渗碳炉起到了一定的保护作用，另一方面提高了工件渗碳的质量。

优选的，在所述渗碳阶段之前，还包括以下步骤：

均温一阶段：将装有工件的真空渗碳炉加热至845-855℃，保持90-110min；

均温二阶段：将真空渗碳炉加热至975-985℃，保持90-110min。

通过采用上述技术方案，在渗碳处理前对真空渗碳炉进行阶段性升温，一方面有利于保护真空渗碳炉的使用寿命，另一方面缩小了工件的内外温差，减少了加热过程中产生的热应力，提高了渗碳质量。

优选的，所述冷却阶段包括以下步骤：