本发明专利技术提供一种不锈钢低温渗碳方法，首先提供一不锈钢材料，将该不锈钢材料置于一不含卤素的还原环境中，并将该不锈钢材料保持在一介于1050℃至1400℃之间的第一温度，接下来，再把该不锈钢材料置于一含碳的气氛中，且将该不锈钢材料保持在一低于600℃的第二温度，使碳得以进入该不锈钢材料表面形成一渗碳层。由于无需使用含卤化物的气体对该不锈钢材料进行活化处理，可降低制造成本，并提高进行渗碳处理时的安全性，更可使环境免受卤化物的污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤指一种无需使用含卤化物的气体进行热处理即可使碳元素于低温渗入不锈钢表面以达到高硬度的方法。
技术介绍
不锈钢依其组织的不同而主要可分为奥氏体(Austenite)系不锈钢、马氏体(Martensite)系不锈钢及铁素体(Ferrite)系不锈钢，因其优良的抗锈蚀特性而适合做为结构件或要求装饰效果的外观件等用途，如螺丝、螺帽、枢轴、插销等工件；或如手表、手机等电子产品、饰品、家用电器的外壳等。但，一般不锈钢的表面机械性质尚无法满足实际应用上的需求，如常见的美国钢铁协会编号(American iron and steel institute,简称AISI)316L不锈钢，含有重量百分比介于15至18之间的铬、重量百分比介于12至15之间 的镍以及重量百分比介于2至3之间的钥，其余为铁与杂质，其硬度约介于HRB 50至HRB70之间，此种不锈钢用于外观件时，容易产生刮损或受撞击而使表面破损。为解决上述问题，业界常使用渗氮及渗碳处理的方式，使不锈钢工件表面的碳浓度增加或产生氮化物，进而提升其表面的机械性质，其中，又尤以渗碳处理广为工业界使用。一般而言，不锈钢渗碳处理是于含碳气氛的环境中，使工件长时间维持在特定温度，使得碳原子得以进入工件表面而生成渗碳层，传统渗碳方法如美国专利第US 7，468，107号，其记载于含有甲烷(Methane)的气氛下，将不锈钢工件加热至1900° F与2000° F的温度之间进行渗碳，然而，由于此种方法的渗碳温度甚高(大于980°C )，将使得不锈钢工件的铬与气氛中的碳发生反应，使不锈钢工件的表面缺乏铬，进而使不锈钢工件失去抗腐蚀能力。有鉴于此，以316L不锈钢工件为例，其渗碳温度最好低于连续变态曲线图(Continuoustransformation curve)中C曲线的鼻部温度，如图I所示。然而，若在低于前述鼻部温度的环境下进行渗碳，则因不锈钢工件表面存在有一钝化层，而难以使碳原子渗入，阻碍渗碳层的生成，因此，进行低温渗碳工艺前，需先将不锈钢工件表面的钝化层移除。现有的此种低温渗碳方法，如美国专利第US 5，792，282号、第US 5, 556, 483号及第US5, 593, 510号，揭不一种奥氏体不锈钢的渗碳方法,先将不锈钢在含氟或氟化物的气体中，于250°C至450°C之间的温度持温数十分钟，使不锈钢表面的钝化层(Passive coat layer)转换为氟化层(Fluorinated layer),接着再将不锈钢于400°C至500°C之间的温度进行渗碳，相较于含有Cr2O3的钝化层，碳原子较容易穿过氟化层而进入不锈钢，故其渗碳深度可达约20 μ m,且硬度可提升至约HV 800。另外，如美国专利第US 6，547，888号，其揭示的低温表面硬化方法是先将不锈钢置于含体积百分比为20%的HCl的N2气体中，并在550° F下持温60分钟，使不锈钢表面的钝化层活化后，然后再于980° F与880° F之间的温度进行渗碳。此外，美国专利第US6，461, 448号以及第US 6, 093, 303号,亦揭不一种低温表面硬化方法,其记载的活化方式则可将不锈钢放置于氰化盐类(Cyanide salt)、金属齒化物盐类(Metal halide salt)及碳化I丐(Calcium carbide)的混合的熔融浴中，对不锈钢进行渗碳,其中，氰化盐类及金属卤化物盐类是用于活化不锈钢的钝化层，而碳化钙则做为渗碳的碳来源。在上述现有技术中，活化所使用的气体或盐浴均含卤化物，其价格不仅昂贵且对人体及环境有害，故渗碳过程中容易产生有安全问题，同时，亦可能对管路、设备造成腐蚀，导致其结构发生应力腐蚀龟裂，因此，上述方法均不宜应用在工业上。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于解决现有不锈钢的低温渗碳方法因使用含卤化物的气体或盐浴，而存有安全疑虑的问题，以及其价格较高而导致制造成本难以降低的问题。为达上述目的，本专利技术提供一种，首先提供一不锈钢材料，接着将该不锈钢材料置于一不含卤素的还原环境中并保持在一介于1050°C至1400°C之间的 第一温度，然后使该不锈钢材料与一含碳的气氛接触并保持在一低于600°C的第二温度，使碳进入该不锈钢材料的表面形成一渗碳层。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该还原环境为一真空环境或一含氢的气氛。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该含氢的气氛含有体积百分比大于5.0%的氢气。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该第二温度介于400°C与580°C之间的范围内。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该渗碳层的厚度介于10 μ m至50 μ m之间的范围内。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该含碳的气氛为选自由一氧化碳、甲烷及丙烷所组成的群组。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该不锈钢材料以铁为主成分，其包含有重量百分比低于2. O的碳、重量百分比低于I. O的硅、重量百分比低于2. O的锰、重量百分比介于12. O至19. O之间的铬、重量百分比低于15. O的镍、重量百分比低于6. O的钥以及重量百分比低于6. O的铜。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该不锈钢材料利用一锻造工艺成形得到。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该不锈钢材料利用一铸造工艺成形得到。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该不锈钢材料利用一金属粉末射出成形工艺得到。根据本专利技术进一步改进的技术方案，该不锈钢材料利用一粉末加压成形工艺得到。经由上述技术方案，本专利技术相较于现有技术可达到的有益效果在于一、本专利技术并不使用含卤化物的气体或熔融浴活化该不锈钢材料，而仅需于进行渗碳处理前，将该不锈钢材料于还原环境中进行热处理，即可去除自然存在的钝化层，而供碳原子可进入该不锈钢材料表面生成该渗碳层，因此，可使设备更为简化而大幅降低制造成本；二、同时，由于不需使用含卤化物的气体，故可提升工艺进行时的安全性，亦可使环境免受卤化物的污染。附图说明图I为316L不锈钢的连续变态曲线图；图2为本专利技术的步骤流程示意图；图3为本专利技术实验例I的光学显微镜照片；图4为本专利技术实验例7的光学显微镜照片；图5为本专利技术比较例I的光学显微镜照片；以及图6为本专利技术比较例2的光学显微镜照片。具体实施方式 有关本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，现就配合附图说明如下请参阅图2，为本专利技术不锈钢的低温渗碳方法一实施例的流程图，步骤SI先提供一不锈钢材料，该不锈钢材料以铁为主成分，且包含有重量百分比低于2. O的碳、重量百分比低于I. O的硅、重量百分比低于2. O的锰、重量百分比介于12. O至19. O之间的铬、重量百分比低于15.0的镍、重量百分比低于6. O的钥以及重量百分比低于6. O的铜，于本专利技术一实施例中，该不锈钢材料较佳地为符合316L不锈钢、304L不锈钢、440C不锈钢、17-4PH析出硬化型不锈钢或以上化学组成的组合。此外，该不锈钢材料可利用一锻造工艺或一铸造工艺成形得到；或者，该不锈钢材料可以是利用一金属粉末射出成形(Metal injectionmolding,简称MIM)工艺或一粉末加压成形工艺取得的生胚。于取得该不锈钢材料后，步骤S2是将该不锈钢材料于一不含卤素的还原环境中，并且保持在一第一温度，该还原环境可以是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种不锈钢低温渗碳方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 提供一不锈钢材料(IOaUOb)； 将所述不锈钢材料(IOaUOb)置于ー不含卤素的还原环境中并保持在一介于1050°C至1400°C之间的第一温度；以及 再使所述不锈钢材料(IOaUOb)与ー含碳的气氛接触并保持在ー低于600°C的第二温度，使碳进入所述不锈钢材料(IOaUOb)的表面形成一渗碳层(lla、llb)。2.根据权利要求I所述的不锈钢低温渗碳方法，其特征在于，所述还原环境为一真空环境或一含氢的气氛。3.根据权利要求2所述的不锈钢低温渗碳方法，其特征在于，所述含氢的气氛含有体积百分比大于5.0%的氢气。4.根据权利要求I项所述的不锈钢低温渗碳方法，其特征在于，所述第二温度介于400°C与580°C之间的范围内。5.根据权利要求I所述的不锈钢低温渗碳方法，其特征在于，所述渗碳层(IlaUlb)的厚度介于10 μ m至50 μ m之间的范围内。6.根据权利要求I所述的不锈...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄坤祥，郑礼辉，陆永忠，
申请(专利权)人：台耀科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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