碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件技术

本发明专利技术提供了一种碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件，涉及热处理加工技术领域，上述热处理方法通过利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气，以调节热处理气氛的碳势；所述RX吸热式气体，按体积百分比计，包括以下气体：CO 20.5％、H241％、N238.5％。使用上述RX吸热式气体作为反应气体，能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成，提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度；同时，本申请热处理方法相对于现有的以甲醇滴注裂解气作为载气、添加富化气和平衡空气的碳氮共渗热处理方法具有更好的经济性。氮共渗热处理方法具有更好的经济性。氮共渗热处理方法具有更好的经济性。

【技术实现步骤摘要】
碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件


[0001]本专利技术涉及热处理加工
，尤其是涉及一种碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件。

技术介绍

[0002]在渗碳热处理(碳氮共渗)过程中，当渗碳炉气中的O2、H2O、CO2等氧化性气体含量较高或零件表面有严重氧化皮时，在渗碳热处理过程中，在最外表面形成氧化物。接着在氧沿晶界扩散的同时，晶粒内的Cr、Si和Mn向晶界的氧扩散，并在晶界上形成氧化物(一般把晶内氧化和晶界氧化统称为内氧化)，同时使氧化物附近的基体中碳和合金元素贫化，使该层附近的淬透性下降，从而形成的托氏体类组织，这些组织有初生铁素体，初生屈氏体(连成一片称黑带，未连成一片称黑网)，部分钢种出现贝氏体，它们均称为非马氏体组织。
[0003]非马氏体组织的产生会使经渗碳热处理或碳氮共渗热处理零件的表面硬度、耐磨性下降，零件表面有益的残余压应力减小，甚至表面形成残余拉应力，导致零件的疲劳强度下降，使用寿命降低。
[0004]因此，研究开发出一种渗碳热处理工艺，以减少渗碳热处理过程中零件表面氧化物的形成，提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度，变得十分必要和迫切。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种碳氮共渗热处理方法，上述碳氮共渗热处理方法能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成，提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种由上述碳氮共渗热处理方法制备得到的合金零件。
[0008]本专利技术提供的一种碳氮共渗热处理方法，所述热处理方法利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气，以调节热处理气氛的碳势；
[0009]所述RX吸热式气体，按体积百分比计，包括以下气体：CO 20.5％、H
2 41％、N
2 38.5％。
[0010]进一步的，所述富化气包括甲烷、丙烷、煤油、丙酮和丙烯中的一种，优选为丙烷。
[0011]进一步的，所述热处理过程中富化气的流速为2～5L/min；
[0012]所述热处理过程中空气的流速为2～5L/min；
[0013]所述热处理过程中RX吸热式气体的流量为10～15m3/h，优选为13m3/h。
[0014]进一步的，所述方法包括以下步骤：
[0015]提供待处理零件，将待处理零件置于热处理炉中，加热至920～940℃进行碳氮共渗，得到碳氮共渗后的零件；
[0016]所述碳氮共渗包括依次进行的阶段A和阶段B，其中：阶段A的热处理气氛碳势为
1.1％～1.2％，处理时间为245～255min；阶段B的热处理气氛碳势为0.75％，处理时间为225～235min。
[0017]进一步的，所述热处理方法还包括淬火和回火的步骤。
[0018]进一步的，所述淬火的步骤为：将碳氮共渗后的零件在830～850℃，热处理气氛碳势为0.75％的条件下进行淬火25～35min，得到淬火后的零件；
[0019]优选地，所述淬火介质为50～70℃的淬火油，优选为尚可仕牌2080型快油；
[0020]优选地，所述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35～38秒。
[0021]进一步的，所述回火的步骤为：将淬火后的零件清洗干净后直接回火，在160～180℃保温175～185min，冷却至20～25℃，得到零件。
[0022]进一步的，所述方法包括以下步骤：
[0023](a)、碳氮共渗：提供待处理零件，将待处理零件置于热处理炉中，依次进行阶段A和阶段B处理，得到碳氮共渗后的零件；
[0024]其中：阶段A的处理温度为920～940℃、反应气氛碳势为1.1％，处理时间为245～255min；
[0025]阶段B的处理温度为920～940℃、反应气氛碳势为0.75％，处理时间为245～255min；
[0026](b)、淬火：将步骤(a)碳氮共渗后的零件在830～850℃，反应气氛碳势为0.75％的条件下进行淬火25～35min，得到淬火后的零件；
[0027](c)、回火：将淬火后的零件清洗干净后在160～180℃保温175～185min，冷却至20～25℃，得到热处理后零件；
[0028]所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气进行调节，其中：
[0029]所述热处理过程中富化气的流速为2～5L/min；所述热处理过程中空气的流速为2～5L/min；所述热处理过程中RX吸热式气体的流量为10～15m3/h，优选为13m3/h。
[0030]本专利技术提供的一种合金零件，所述合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到；
[0031]优选地，所述合金零件为汽车变速箱零件。
[0032]进一步的，所述合金零件的晶界氧化深度为10～20微米；
[0033]所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度：698～705HV1；锥面心部硬度：36.0HRC；锥面-A1有效硬化层：CHD550HV1＝1.250mm。
[0034]所述合金零件的渗层的金相结构为表面马氏体组织3级，残余奥氏体组织：3级，碳化物1级，判定标准《钢件渗碳淬火回火金相检验GB/T25744-2010》。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0036]本专利技术提供的碳氮共渗热处理方法，该热处理方法通过利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气，以调节热处理气氛的碳势；所述RX吸热式气体中包含氮气、氢气和一氧化碳气。上述热处理方法将燃料气天然气按一定比例与空气混合后通入气体发生器进行加热，在触媒的作用下经吸热而产生RX吸热式气体，使用上述RX吸热式气体作为反应气体，能够有效减少了热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成，提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度；同时，本申请热处理方法相对于现有的碳甲醇滴加的碳氮共渗热
处理方法具有更好的经济性，20m3/L可供7台1吨设备使用。
[0037]本专利技术提供的合金零件，该合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到，上述合金零件具有表面硬度高，耐磨性和抗疲劳性强的优势。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术实验例1提供的实施例4工艺优化前热处理零件的晶界氧化图；
[0040]图2为本专利技术实验例1提供的实施例4热处理工艺后零件的界面氧化图。
具体实施方式
[0041]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述热处理方法利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和平衡空气，以调节热处理气氛的碳势；所述RX吸热式气体，按体积百分比计，包括以下气体：CO 20.5％、H
2 41％、N
2 38.5％。2.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述富化气包括甲烷、丙烷、煤油、丙酮和丙烯中的一种，优选为丙烷。3.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，热处理过程中富化气的流速为2～5L/min；热处理过程中平衡空气的流速为2～5L/min；热处理过程中RX吸热式气体的流量为10～15m3/h，优选为13m3/h。4.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供待处理零件，将待处理零件置于热处理炉中，加热至920～940℃进行碳氮共渗，得到碳氮共渗后的零件；所述碳氮共渗包括依次进行的阶段A和阶段B，其中：阶段A的热处理气氛碳势为1.1％～1.2％，处理时间为245～255min；阶段B的热处理气氛碳势为0.75％，处理时间为225～235min。5.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述热处理方法还包括淬火和回火的步骤。6.根据权利要求5所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述淬火的步骤为：将碳氮共渗后的零件在830～850℃，热处理气氛碳势为0.75％的条件下进行淬火25～35min，得到淬火后的零件；优选地，淬火介质为50～70℃的淬火油；优选地，所述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35～38秒。7.根据权利要求5所述的碳氮共渗热处理方法，其特征在于，所述回火的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琴，史有森，
申请(专利权)人：江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：