一种半真空气体硫氮共渗方法技术

本发明专利技术公开了一种半真空气体硫氮共渗方法，依次由下述步骤组成：真空排气期、升温期、氮化期、共渗期、真空降温期。解决了现有技术中工件在渗透过程中氧化变为黑色、变形量大、抗腐蚀性能差、成本高等技术问题。该方法具有设备简单、适用范围广、环境污染小、工件变形小、共渗后工件性能稳定渗层一致性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属零件表面热处理工艺，尤其是一种气体硫氮共渗工艺。技术背景金属零件进行硫氮共渗处理后，能够增强耐磨和抗腐蚀能力。目前，工业 生产中主要采用盐浴及辉光离子渗氮炉进行硫氮共渗。但是采用盐浴进行硫氮 共渗时，不仅渗速慢，耗能多，而且共渗后会残留大量的盐，还需要对盐进行 进一步处理，工序烦琐，费工费时。另有采用辉光离子渗氮炉进行硫氮共渗，虽然提高了效率，但成本造价高，增加了经济负担。申请号为200610135011.6 的中国专利技术专利申请公开了一种气体硫氮共渗方法，但采用这种气体硫氮共渗 方法处理的工件的缺点是在共渗过程中难免与氧接触，因此共渗后的工件为 黑色，且变形量在O.Olmm以上；由于共渗后工件含氧，所以常温下12个月有 轻微锈蚀。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供，解决了现有技术中工件在渗透过程中氧化变为黑色、变形量大、抗腐蚀性能差、成本高等技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是 ，依次由下述步骤组成真空排气期将待加工工件放入氮化炉内，用真空泵将炉内抽至-O. 8——1. 0 兆帕的负压。升温期在真空状态下将炉温升至400—50(TC时滴入乙醇至炉内压力与外界气压平衡,此时打开排气口。氮化期炉压平衡后继续滴入乙醇，待炉温升至520—550。C通入氨气进行氮 化，持续2-4小时。共渗期:停止乙醇的滴注，由滴注器向炉内滴入含硫的有机液体进行硫氮共 渗，同时继续通入氨气，持续2-4小时。真空降温期共渗期结束后，关闭排气口，将炉内共渗气氛抽出在炉内形成 -1— -1. 2兆帕的负压，待炉温降至18(TC以下时，取出工件。作为本专利技术的改进，在所述氮化期和共渗期，将氨分解率控制在25—35%之间。作为本专利技术的进一步改进，在在所述氮化期将乙醇的滴速控制在80ml/min。作为本专利技术的更进一步改进，在在所述共渗期，将含硫的有机液体的滴速 控制在25 ml/min。作为本专利技术的优选，所述含硫的有机液体为硫脲乙醇溶液，硫脲乙醇=1:2。本专利技术的优选技术方案是，依次由下述步骤组成真空排气期将待加工工件放入氮化炉内，用真空泵将炉内抽至-O. 8兆帕的 负压。升温期在真空状态下将炉温升至40(TC时滴入乙醇，将乙醇的滴速控制在 80 ml/min，至炉内压力与外界气压平衡，此时打开排气口 。氮化期炉压平衡后继续滴入乙醇，待炉温升至55(TC通入氨气进行氮化， 将氨分解率控制在35%，持续2小时。共渗期:停止乙醇的滴注，由滴注器向炉内滴入含硫的有机液体进行硫氮共渗，将滴速控制在25 ml/min，同时继续通入氨气，并将氨分解率控制在35%, 持续2小时。真空降温期共渗期结束后,关闭排气口，将炉内共渗气氛抽出在炉内形成 -1. 2兆帕的负压，待炉温降至18(TC以下时，取出工件。 本专利技术的有益效果1. 设备简单普通75KW井式氮化炉经过简单改造后就可正常使用造价一般 不超过8万元而一台真空炉需要几十万一台，离子氮化炉需要几十万元，盐浴 氮化炉也需要8——9万元左右。2. 适用范围广可替代目前广泛使用的盐浴及离子硫氮共渗。3. 环境污染小由于在真空状态下前期和后期对环境不产生任何污染在共渗期产生的有害物质随排气口燃烧掉所以对环境也不产生污染。4. 工件变形小共渗后的工件变形量不大于0. Olmm而盐浴硫氮共渗或离子 硫氮共渗后工件变形量在0. 02mm以上，而普通的气体硫氮共渗后工件变形量也 在0.01mm以上。5. 共渗后工件性能稳定经过此方法处理后的工件经东北大学检验渗层均 匀硬度可达到550—800HV。6. 由于在渗透过程中不受辉光影响，因此渗层比辉光离子渗的渗层更均匀， 一致性好。真空气体硫氮共渗与普通气体硫氮共渗相比较其优点是1. 无氧化因为共渗全过程在真空状态和保护气氛下进行不与氧气有接触所以不产生氧化共渗后的工件颜色为灰白色，而普通气体硫氮共渗在共渗过程 中难免与氧接触共渗后的工件为黑色。2. 抗腐蚀性更强因为共渗后工件不含氧所以抗氧化能力非常强在常温下12个月无任何锈蚀现象。而普通气体硫氮共渗由于共渗后工件含氧常温下12个 月有轻微锈蚀。3.能源更节约由于共渗初期在真空状态下进行所以工件在氮化期和共渗 期对氮和硫的吸收更快，经4小时共渗渗层在0. 015—0. 03mm之间，而采用普 通方法达到同样的渗层要6小时，以此推算要达到同样的渗层，以75KW井式炉 为例，采用半真空法比普通方法节约电能140度节约氨气3公斤。本专利技术的实验检测结果如下发动机摇臂轴，材质为4 5钢，共渗温度520度，共渗4小时，化合物层 1 5um，主扩散层2 0 0 — 3 5 Oum,化合物层最高硬度6 80 — 750HV， 硫含量0 . 8 — 1 . 3 %，无预先热处理。发动机台架实验7 2 0小时1 4 4 0转 /分，磨损量2 -3um比高频淬火摇臂轴耐磨性提高3 — 5倍，表面无划痕损伤。 锥柄麻花钻，材质为9SiCr，共渗温度5 5 0度，共渗5小时，化合物层1 2um，主扩散层l 8 0 — 3 0 0 um,化合物层最高硬度8 0 OHV，硫含量0 . 8 _1 . 2 %，未经过硫氮共渗的钻头一次刃磨后只能钻2 0片离合器片，经过 硫氮共渗后的钻头一次可钻4 0 — 5 0片效率提高2倍以上。具体实施方式以下通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细描述如下； 实施例1采用普通75KW井式氮化炉加装不锈钢三头滴注器，炉内安装搅拌风扇， 加工的工件为发动机摇臂轴或锥柄麻花钻，也适用于各种钢及合金钢。真空排气期将待加工工件放入氮化炉内，用真空泵将炉内抽至-O. 8兆帕的 负压。升温期在真空状态下将炉温升至40(TC时滴入乙醇，将乙醇的滴速控制在80 ml/min，至炉内压力与外界气压平衡，此时打开排气口 。氮化期炉压平衡后继续滴入乙醇，待炉温升至52(TC通入氨气进行氮化， 将氨分解率控制在25%，持续2小时。共渗期:停止乙醇的滴注，由滴注器向炉内滴入含硫的有机液体进行硫氮共 渗,将滴速控制在25 ml/min，同时继续通入氨气，并将氨分解率控制在25%， 持续2小时。真空降温期共渗期结束后，关闭排气口，将炉内共渗气氛抽出在炉内形成 -1. 0兆帕的负压，待炉温降至180'C以下时，取出工件。所述含硫的有机液体为硫脲乙醇溶液，硫脲乙醇=1: 2。 加工后的工件渗层厚度0.0008ram，渗层一致硬度550HV，变形量0. 0008mm。 实施例2采用普通75KW井式氮化炉加装不锈钢三头滴注器，炉内安装搅拌风扇， 加工的工件为发动机摇臂轴或锥柄麻花钻，也适用于各种钢及合金钢。真空排气期将待加工工件放入氮化炉内，用真空泵将炉内抽至-O. 9兆帕的 负压。升温期在真空状态下将炉温升至40(TC时滴入乙醇，将乙醇的滴速控制在 80 ml/min，至炉内压力与外界气压平衡，此时打开排气口。氮化期炉压平衡后继续滴入乙醇，待炉温升至53(TC通入氨气进行氮化， 将氨分解率控制在30%，持续3小时。共渗期:停止乙醇的滴注，由滴注器向炉内滴入含硫的有机液体进行硫氮共 渗，将滴速控制在25 ml/min，同时继续通入氨气，并将氨分解率控制在30%， 持续3小时。真空降温期共渗期结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半真空气体硫氮共渗方法，其特征是依次由下述步骤组成：真空排气期：将待加工工件放入氮化炉内，用真空泵将炉内抽至－０．８－１．０兆帕的负压。升温期：在真空状态下将炉温升至４００－５００℃时滴入乙醇至炉内压力与外界气压平衡，此时打开排气口。氮化期：炉压平衡后继续滴入乙醇，待炉温升至５２０－５５０℃通入氨气进行氮化，持续２－４小时。共渗期：停止乙醇的滴注，由滴注器向炉内滴入含硫的有机液体进行硫氮共渗，同时继续通入氨气，持续２－４小时。真空降温期：共渗期结束后，关闭排气口，将炉内共渗气氛抽出在炉内形成－１－－１．２兆帕的负压，待炉温降至１８０℃以下时，取出工件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘贵启，刘洋，
申请(专利权)人：铁岭鑫龙机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]