[发明专利]一种钢件表面热处理方法

说明书

本发明公开了一种钢件的热处理方法，其特征在于工件装炉后在840‑920℃温度下渗碳并控制碳势，在预定的渗层深度后，随炉降温至620～720℃范围进行奥氏体渗氮，用氨气或氨气加氢分解气，控制氮分解率、炉气成分和温度，先将工件加热至奥氏体状态进行渗氮或碳氮共渗，获得预定的渗层，然后在同炉内将温度降低到奥氏体渗氮温度560‑640℃进行渗氮或碳氮共渗处理，使工件表面层奥氏体的氮浓度提高到奥氏体渗氮层的水平，再进行直接淬火和在200～300℃范围内的时效或直接进行200～300℃温度区间中的等温淬火。

技术领域

本发明涉及的是一种热处理方法的改进。

背景技术

目前，钢件的热处理工艺普遍使用的是渗碳或碳氮共渗，是钢在奥氏体状态下通过碳或碳和氮的共渗使钢件表面改变化学成分和显微组织的表面改性技术，其具有高的硬度和耐磨性，硬度最高达56-62HRC，相当于600-750HV，并获得较低的马氏体(或贝氏体、索氏体)等组织，具有一定韧性，所以已获得广泛应用。仅零件表面硬度和耐磨性的提高受到了限制，另外由于这些热处理工艺(碳氮共渗为820～860℃，渗碳为840-910℃，渗碳后淬火温度为820-840℃)温度较高会使零件发生较大的变形，后续加工量较大。为提高热处理后钢件有效硬化层深度；经过不断地探索研究，认为只要提高奥氏体渗氮/氮碳共渗层深度和减少变形的复合热处理方法，是解决该问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种钢件表面热处理方法，使其能提高奥氏体渗氮/氦碳共渗层深度和减少变形，有机结合并充分发挥各工艺的优点，克服各自缺点达到扬长补短，从而获得优异综合使用性能。

本发明通过将化学热处理(如渗碳或碳氮共渗)与奥氏体渗氮或奥氏体氮碳共渗技术结合起来进行复合的处理方法，先将工件加热至奥氏体状态进行渗碳或碳氮共渗，获得预定的渗层然后在同炉内将温度降低到奥氏体渗氮温度620-720℃进行渗氮或氮碳共渗处理，使工件表层奥氏体的氮浓度，从而提高奥氏体渗氮层的水平，再进行直接淬火和时效或直接进行等温淬火，使高氮奥氏体发生分解，得到高的表面硬度和耐磨性。

以下对发明方法作进一步的描述，具体如下：

工件装炉后在850-920℃温度下渗碳并控制碳势，在达到预定的渗层深度后，随炉降温至620～720℃范围进行奥氏体渗氮，用氨气或氨气、氢分解气，控制氮分解率、炉气成分和温度，使工件表面氮浓度达到奥氏体饱和浓度，然后出炉淬油或淬水溶性介质，再进行200-300℃温度范围内的时效处理或直接在这一范围等温回火。

本发明也可采用周期热处理炉进行，其过程是先施行渗碳或碳氮共渗，然后降至620-720℃施行奥氏体渗氮，并进行淬火和时效或等温淬火。

本发明有益效果：

实践证明，本发明能有效地减少工件变形的显著特点，同时可以成倍提高奥氏体渗氮的有效硬化层深度，耐磨性有更大的提高，同时提高了钢件的综合使用寿命；而且工艺连贯性强，缩短生产周期；提高生产效率；降低生产成本。

具体实施方式

结合本发明的内容进一步提供以下实施例：

以筒型钢件为例，外圆中160mm，内圆小100mm，高230mm，在外圆周上部沿圆周方向均匀分布宽30mm，深10mm，长40mm的槽，材料20碳素结构钢，表面硬度＞700HV，渗层深度要求为0.3mm。零件在密封井式炉上进行处理，第一阶段为碳氮共渗，渗剂可选用甲醇、丙酮和氨气，温度830℃，三小时后开始降温至620℃，进行奥氏体渗氮4小时，控制氮分解率70％，获得高含氮量的奥氏体层；然后淬火250℃等温淬火槽中停留3.5小时。经检验工件表面硬度达950HV，渗层深度要求为0.3mm，工件变形满足标准技术要求，显著提高钢件的综合使用寿命。