專利名稱：一種復合熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種復合熱處理方法的改進，尤其是涉及一種金屬材料滲碳、滲 氮復合熱處理工藝方法。
背景技術：
目前，在金屬熱處理加工過程中，滲碳或滲氮是鋼在熱處理過程中常用的改變金 屬表面化學成分和顯微組織的熱處理工藝方法，使其金屬表面具有高的硬度和耐磨性，其 硬度最高達到58-62HRC，相當于630-750HV;而心部獲得低馬氏體(或貝氏體、索氏體)等 組織，具有一定韌性和耐沖擊性，所以已獲得廣泛應用。但該方法對金屬表面硬度和耐磨 性的提高有一定的限制，另外由于該熱處理方法處理的金屬對滲碳爐和一些相關材料要求 很高特別對滲碳后淬火溫度要求為820-840°C，溫度較高會使零件發(fā)生較大的變形，給后 續(xù)加工工序帶來很大的影響。為有效提高金屬的硬化層深度，經研究發(fā)現(xiàn)含氮馬氏體對金 屬熱處理工藝加工有很大影響，并在研究中發(fā)現(xiàn)提到多種元素的復合處理方法，其中滲氮 與滲碳復合處理，不僅可以提高金屬的有效硬化層深度(硬化層深度由0. 09 μ m提高到 0. 23 μ m)，進而極大地提高了金屬的耐磨性，同時還可以降低淬火溫度(780-800°C水淬)。 但同時仍然存在表面有低硬度疏松層這一問題，這些處理只可能在薄型沖壓金屬件上應 用，為了解決生產當中出現(xiàn)的問題和難題，為適應生產的需要亟待研究一種針對上述問題， 解決的熱處理方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術存在的不足和缺陷，提供一種復合熱處理方 法，使其能提高金屬熱處理滲層深度和減少變形，有機結合并充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)點，克服 各自缺點達到揚長避短，達到金屬的良好使用性能。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明通過將滲碳熱處理與碳氮共滲技術結 合起來進行一種復合處理方法，其特點將工件加熱至奧氏體狀態(tài)進行滲碳或碳氮共滲，獲 得理想的滲層，然后在爐內將溫度降低到奧氏體滲氮溫度640-720°C進行滲氮或氮碳共滲 處理，使工件表面層奧氏體的氮濃度提高到奧氏體滲氮層的水平，再進行直接800°C左右的 淬火和在300°C范圍內的時效處理或直接進行200-240°C溫度區(qū)間中的等溫淬火，使高氮 奧氏體發(fā)生分解，得到金屬理想的表面硬度和耐磨性。結合要點對本發(fā)明方法作進一步的描述，具體如下(1)、工件裝爐后在840-900°C溫度下滲碳，并控制碳勢在達到預定的滲層深度后， 隨爐降溫至640 720°C范圍進行奧氏體滲氮，催滲劑為氨氣十氫氣分解氣體，使用控制計 控制氮分解率和爐內氣體成分及溫度，使工件表面氮濃度達到奧氏體飽和濃度，然后出爐 淬油或水溶性介質，并再進行200-240°C溫度范圍內的時效處理或直接在這一范圍等溫淬 火。(2)、當工件在820-860°C溫度下進行碳氮共滲時，當滲層深度達到預定要求后隨爐降溫至640 720°C范圍內進行奧氏體滲氮，通入氨或氨分解氣體，控制氨分解率獲得最 高氮濃度達到飽和的高氮奧氏體層，并立即淬火油或水溶性介質中再進行300°C內某一溫 度時效或直接于200 240°C溫度下等溫淬火處理。對一些中碳或中碳低合金鋼如45鋼、 40Cr鋼制機床齒輪等工件，先進行830-850°C的奧氏體化，并保溫一定時間后隨爐冷卻至 600 650°C溫度范圍中某一溫度進行奧氏體滲氮，使用氨氣或氨氣十氨分解氣氛，控制分 解率和通人氣體的比例，獲得最高氮濃度達到飽和的高氮奧氏體層，淬入油或水溶性介質 后于200-240°C區(qū)間時效處理或直接在300°C之內等溫處理。使表面層獲得上佳性能，心部 為索氏體組織，并取代正火或調質后進行感應淬火的工藝，使金屬的耐磨性有更大提高。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明使金屬熱處理工件兼具奧氏體滲氮淬火時效處理的高硬度900HV)，又具有 淬火溫度(640-720’ C)較低能減少工件變形的顯著優(yōu)越性，同時可以成倍提高奧氏體滲氮 的有效硬化層深度。
具體實施例方式結合本發(fā)明的內容進一步提供以下實施例。實施例機床曲軸，材料20Cr，要求滲層深度為0.4μπι，表面硬度高于850HV，曾用 滲碳處理工件變形超差。用鐵素體氮碳共滲則滲層深度達不到要求。曲軸熱處理在ΤΧ-60箱式爐中進行，首先在880°C進行滲碳，控制碳勢濃度 0. 85%、90分鐘時間，催滲劑采用甲醇十丙酮，滲層檢查達要求后降溫至740°C通人氨氣， 氨氣分解率控制85 90yo，時間3小時，使工件經處理后獲得0. 23smm的高氮奧氏體層，隨 后淬火或水)，并在250°C時效3小時。處理后工件表面硬度達870HV，心部硬度35HRC ；變 形在公差范圍內，完全達到使用標準要求。
權利要求
一種復合熱處理方法，其特征在于將工件加熱至奧氏體狀態(tài)進行滲碳或碳氮共滲，獲得理想的滲層，然后在爐內將溫度降低到奧氏體滲氮溫度640 720℃進行滲氮或氮碳共滲處理，使工件表面層奧氏體的氮濃度提高到奧氏體滲氮層的水平，再進行直接800℃左右的淬火和在300℃范圍內的時效處理或直接進行200 240℃溫度區(qū)間中的等溫淬火，使高氮奧氏體發(fā)生分解，得到金屬理想的表面硬度和耐磨性。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合熱處理方法，其特征在于所述工件裝爐后在 840-900°C溫度下滲碳，并控制碳勢在達到預定的滲層深度后，隨爐降溫至640 720°C范 圍進行奧氏體滲氮，催滲劑為氨氣十氫氣分解氣體，使用控制計控制氮分解率和爐內氣體 成分及溫度，使工件表面氮濃度達到奧氏體飽和濃度，然后出爐淬油或水溶性介質，并再進 行200-240°C溫度范圍內的時效處理或直接在這一范圍等溫淬火。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種紡織原料熱處理方法，其特征在于所述當工件在 820-860°C溫度下進行碳氮共滲時，當滲層深度達到預定要求后隨爐降溫至640 720°C范 圍內進行奧氏體滲氮，通入氨或氨分解氣體，控制氨分解率獲得最高氮濃度達到飽和的高 氮奧氏體層，并立即淬火油或水溶性介質中再進行300°C內某一溫度時效或直接于200 240°C溫度下等溫淬火處理。
全文摘要
一種復合熱處理方法是涉及一種金屬材料滲碳、滲氮復合熱處理工藝方法。本發(fā)明提供一種復合熱處理方法，使其能提高金屬熱處理滲層深度和減少變形，有機結合并充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)點，克服各自缺點達到揚長避短，達到金屬的良好使用性能。將工件加熱至奧氏體狀態(tài)進行滲碳或碳氮共滲，獲得理想的滲層，然后在爐內將溫度降低到奧氏體滲氮溫度640-720℃進行滲氮或氮碳共滲處理，使工件表面層奧氏體的氮濃度提高到奧氏體滲氮層的水平，再進行直接800℃左右的淬火和在300℃范圍內的時效處理或直接進行200-240℃溫度區(qū)間中的等溫淬火，使高氮奧氏體發(fā)生分解，得到金屬理想的表面硬度和耐磨性。
文檔編號C23C8/30GK101994121SQ20091001311
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權日2009年8月13日
發(fā)明者閆歐 申請人:閆歐