【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料热处理技术，尤其是涉及一种应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺。
技术介绍
1、25cr3moa为航空用高纯度合金结构钢，高cr含量可提升材料的淬透性，经调质处理后具备良好的强韧性。
2、离合器（位于引擎与变速箱之间的换挡装置）在使用过程中，外滚道会受小载荷循环摩擦，造成局部温度升高产生摩擦磨损，长时间工作后会造成表面精度等级下降。为满足25cr3moa材料离合器的高耐磨和抗腐蚀表层特性，提高其抗冲击性能和抗疲劳寿命，目前多采用感应淬火方式进行强化，但该种处理方法存在的问题包括：首先为保证高硬度，显微组织会以回火马氏体为主，但是当使用工况温度超过低温回火温度时会引发显微组织转变导致工件表面硬度下降；其次硬化层与基体组织之间存在热影响区，该区域温度超过调质时回火温度致使基体硬度下降，易成为疲劳裂纹的开裂源区。若使用渗碳淬火，则需要采用渗碳与感应淬火相结合的方式，该种方式同样存在使用工况温度高时基体硬度下降的问题。
3、离子氮化工艺是典型的低温精密化学热处理，具备微变形、高耐磨和抗腐蚀的特性。渗氮层由化合物层和扩散层组成，具有高硬度、低脆性的优势，由于离子氮化工艺不改变工件的芯部组织，芯部组织仍然以调质态的回火索氏体为主，使得工件表层耐磨且芯部抗冲击，能大大延长工件的使用寿命。因此采用离子氮化为处理25cr3moa材料离合器的最佳表层强化方式。
4、现有离子氮化技术多为一段式保温，而氮化温度则以fe-n相图为依据，然而合金元素对氮化温度的影响有待进一步研究，因此新型材料的热处理
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，以满足25cr3moa材料离合器的实际使用要求。
2、为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：
3、本专利技术所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，采用钟罩式离子氮化炉，其具体步骤为：
4、第一步，将待处理工件等间隙摆放装炉，利用真空泵将炉罩内部气压抽至60pa以下，然后逐渐升高电压和电流，对工件进行加热；
5、第二步，待工件升温至200℃后均温2h；
6、第三步，继续升温工件至260℃±10℃，开始向炉膛内通入加热的氨气，氨气流量保持在0.2~0.4l/min；
7、第四步，待工件升温至400℃后均温2h，其升温速度≤30℃/h；
8、第五步，继续升温工件至540~580℃后，降低电压至650~660v，电流调低至15~20a，氨气流量保持在1.0~1.2l/min，保温60h；
9、第六步，保温结束后开始降温，当工件温度降至300℃以下，停止通氨气，并关闭电压电流，待炉冷至160℃以下后，工件出炉空冷。
10、本专利技术以25cr3moa离合器外滚道氮化为切入点，结合该材料特性，开展科学的工艺试验，确定具体的氮化工艺步骤（包括温度、时间等），保证25cr3moa钢材料的氮化工艺满足离合器外滚道的工作要求。
11、为保证工件表面硬度不降低的同时提高渗速，所述第五步工件的升温过程分为三段：首先将工件温度升至540℃后保温一段时间，然后继续升温至580℃后再保温一段时间，最后将温度再降至540℃后继续保温一段时间，三段保温时间的比例为1:2.5:1，总保温时间为60h。
12、待处理工件入炉前，首先进行预氧化处理：采用台车炉对清洗后的工件进行烘干处理，保温温度为280℃~300℃，保温时间为（有效厚度/80~100mm）小时，然后空冷至室温。试验证明，经过预氧化处理后的工件通过三段式渗氮其有效渗氮层深度得以大大提升。
13、本专利技术采用的加热氨气为经过400℃氨分解炉加热后的氨气。
14、按常规热处理方法，本专利技术待处理工件在进入钟罩式离子氮化炉前，分别需要进行正火处理、淬火处理、回火处理和稳定化处理；各处理步骤的具体参数为：
15、正火处理的温度为890~910℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为（有效厚度/45~55mm）小时，然后空冷至室温。
16、淬火处理的温度为860~880℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为（有效厚度/45~55mm）小时，然后采用真实浓度10%的水溶性 pag淬火剂快冷至室温。
17、回火处理的温度为590~600℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为两倍的淬火保温时间，然后空冷至室温。
18、稳定化处理的温度为580~590℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间与回火处理时间一致，然后采用炉冷，炉冷速度≤30℃/h，待温度降至200℃以下后出炉空冷至室温。
19、本专利技术的优点在于：
20、本专利技术以25cr3moa离合器外滚道需氮化为切入点，结合25cr3moa的材料特性，进行了反复的工艺试验，摸索出符合工艺技术要求的实验温度和方案，通过等温度梯度方案寻找到适合的氮化温度，再结合工艺变温时间，在扩散层氮化物符合技术指标的前提下，尽可能兼顾渗氮速率和表面硬度的技术指标，为技术指标找到最为恰当的试验方案，从而最终保障离合器外滚道部位的高硬度耐磨性。
21、本专利技术的工艺方案现场生产快捷，采用热氨气（nh3）作为渗剂，价格低廉，同时仅依靠调节温度来实现渗速的提高，具备低成本、高效率、可操作的优良特性。
22、试验证明，采用本专利技术的离子氮化工艺对25cr3moa钢工件（离合器）进行处理后，可满足表面硬度≥900hv5，有效渗氮层深度＞0.30mm，氮化物不超过2级，脆性1级的技术指标。
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1.一种应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，采用钟罩式离子氮化炉，其特征在于：所述离子氮化工艺的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述第五步工件的升温过程分为三段：首先将工件温度升至540℃后保温一段时间，然后继续升温至580℃后再保温一段时间，最后将温度再降至540℃后继续保温一段时间，三段的保温时间比例为1:2.5:1，总保温时间为60h。
3.根据权利要求1或2所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：待处理工件入炉前，首先进行预氧化处理：采用台车炉对清洗后的工件进行烘干处理，保温温度为280℃~300℃，保温时间为（有效厚度/80~100mm）小时，然后空冷至室温。
4.根据权利要求1或2所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述通入的加热氨气为经过400℃氨分解炉加热后的氨气。
5.根据权利要求1或2所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述第四步的升温速度≤30℃/h。
6.根据权利要求1或2所
7.根据权利要求6所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述正火处理的温度为890~910℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为（有效厚度/45~55mm）小时，然后空冷至室温。
8.根据权利要求6所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述淬火处理的温度为860~880℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为（有效厚度/45~55mm）小时，然后采用真实浓度10%的水溶性 PAG淬火剂快冷至室温。
9.根据权利要求6所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述回火处理的温度为590~600℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间为两倍的淬火保温时间，然后空冷至室温。
10.根据权利要求6所述的应用于25Cr3MoA钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述稳定化处理的温度为580~590℃，加热速度为40~60℃/h，保温时间与回火处理时间一致，然后采用炉冷，炉冷速度≤30℃/h，待温度降至200℃以下后出炉空冷至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，采用钟罩式离子氮化炉，其特征在于：所述离子氮化工艺的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述第五步工件的升温过程分为三段：首先将工件温度升至540℃后保温一段时间，然后继续升温至580℃后再保温一段时间，最后将温度再降至540℃后继续保温一段时间，三段的保温时间比例为1:2.5:1，总保温时间为60h。
3.根据权利要求1或2所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，其特征在于：待处理工件入炉前，首先进行预氧化处理：采用台车炉对清洗后的工件进行烘干处理，保温温度为280℃~300℃，保温时间为（有效厚度/80~100mm）小时，然后空冷至室温。
4.根据权利要求1或2所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述通入的加热氨气为经过400℃氨分解炉加热后的氨气。
5.根据权利要求1或2所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，其特征在于：所述第四步的升温速度≤30℃/h。
6.根据权利要求1或2所述的应用于25cr3moa钢的离子氮化工艺，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子岩，陈生超，许鸿翔，郭敬强，何潇，卢金生，戎泽玉，王路乙，张衡，
申请(专利权)人：郑机所郑州传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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