[发明专利]Q235与9Cr18Mo的稀土碳氮共渗复合盐的配方及其QPQ气体碳氮共渗盐浴工艺

说明书

本发明涉及一种Q235与8Cr19Mo用于表面碳氮共渗处理的盐浴剂及其气体碳氮共渗工艺。本发明提供的用于Q235与8Cr19Mo稀土碳氮共渗复合盐，复合盐包括碳氮共渗剂、稀土催渗剂。其中碳氮共渗剂包括以下质量分数的组分：氯化铵7％～10％，氰酸钠25％～35％，木炭粉5％～10％，氰酸钾10％～15％，碳酸钠12％～20％，氯化钾12％～15％，亚硫酸钠3％～4％，磷酸钾2％～5％占总碳氮共渗复合盐的95％。稀土催渗剂占总碳氮共渗复合盐的5％，其中稀土催渗剂包括碳酸钇2％～3％，碳酸镧2％～3％。本发明提供的用于钢件表面处理的盐浴碳氮共渗剂与其碳氮共渗工艺能生成保护基体的致密化合物层和疏松氧化层可有效提高钢件的显微硬度、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性。

技术领域

本发明属于钢铁表面化学热处理加工技术领域，涉及一种利用稀土碳氮共渗的盐浴技术配方及其QPQ气体碳氮盐浴工艺。

背景技术

金属零件工作环境恶劣，长期在高负荷、易腐蚀的环境中工作，导致零件表面材料的损耗和流失，引起几何尺寸的改变、使用性能的破坏，进而降低了其使用寿命，不能完成正常的工作。零件的大多数失效是由于环境所造成的磨损、腐蚀等。现代工业的机械产品对各种零部件表面的性能有着越来越高的要求，特别是要求机械零部件能在高速、高温、高压、重载、严重摩擦及腐蚀介质等苛刻的工作环境下可靠而持续地工作。

人们致力于研究表面处理技术，传统的表面处理技术有抛光、喷涂、酸洗、电镀等，这些技术虽然能提升表面性能但提升性能有限且处理金额昂贵污染大。

QPQ技术是近年来新兴的一种表面热处理技术,它是Quench～Polish～Quench的缩写,它是将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中,通过多种元素渗入金属表面形成致密化合物层和疏松氧化层，QPQ技术能在很大程度上提高金属材料表面的耐磨性、抗蚀性和显微硬度等性能。

在盐浴碳氮共渗中加入稀土能起到催渗作用，加快共渗速度与渗层厚度。稀土是活泼金属，具有非常强的还原能力，活性仅次于碱金属和碱土金属，比铝、锌等元素强。

Q235含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛；9Cr18Mo常用作不锈切片机械刃具及剪切刀具、手术刀片、高耐磨设备零件，适用于对耐蚀性要求高的餐具(刀)、涡轮机叶片刀刃等。

发明内容

本发明的目的在于提供Q235与9Cr18Mo的一种稀土碳氮共渗剂的配方与工艺使其达到最佳碳氮共渗的效果，并克服现有技术缺陷。

本发明结合现有盐浴碳氮共渗技术与气体氮化方式开发一种全新稀土碳氮共渗新模式，解决常规盐浴碳氮共渗渗速慢，易出现氮化缺陷的问题，也解决了气体氮化过程中，氮化周期比较长，氮化温度较高，最终导致氮化效率比较低。并且经该工艺处理后各项性能相较于常规渗氮处理方式有所提高。

一种Q235与9Cr18Mo的稀土碳氮共渗复合盐的配方，由碳氮共渗剂和稀土催渗剂构成；所述碳氮共渗剂包括以下质量分数的组分：氯化铵7％～10％，氰酸钠25％～35％，木炭粉5％～10％，氰酸钾10％～15％，碳酸钠12％～20％，氯化钾12％～15％，亚硫酸钠3％～4％，磷酸钾2％～5％；所述稀土催渗剂包括以下质量分数的组分：碳酸钇2％～3％，碳酸镧2％～3％。

本发明还提供一种用于Q235与9Cr18Mo的QPQ碳氮共渗工艺，包括以下步骤：

用180、400、800、1500目砂纸依次对钢件待处理面进行打磨；

在金属抛光机上用粒度1μm的金属抛光剂对金属进行抛光处理并用无水乙醇去除污渍、油污等；

将抛光处理后的钢件放入真空干燥箱干燥，其温度为50～70℃干燥的时间为5min；

对干燥后的钢件以5～7℃/min的升温速率进行预热，预热温度为250℃～340℃；