專利名稱：強化氮化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬化學熱處理工藝。
專利申請?zhí)枮?9104125.7的“氮化件的沉淀強化處理工藝”，雖然能夠進一步提高氮化后工件的氮化層深度、硬度和耐磨性，但該工藝需將氮化件冷卻至室溫后再放入另一加熱爐中進行加熱時效，既浪費工時，又浪費能源。
本發(fā)明針對上述技術(shù)的不足，研究了在同一氮化爐內(nèi)既進行氮化又進行時效的強化氮化處理工藝。
碳鋼工件氮化后氮化層中含有ε、r′和α4相，對于合金鋼還含有合金氮化物。將氮化工件降溫至200～450℃時效，ε相中將析出彌散細小的α″相和Fe3C，αN中也將析出α″相，對于合金鋼還有合金氮化物析出。這些析出物，必將使氮化層產(chǎn)生沉淀強化。
強化氮化處理工藝，由工件在通氨的氮化爐中的升溫(從室溫開始)，氮化，降溫至某一溫度時效，停止供氨和隨爐冷卻至一定溫度出爐空冷組成。爐內(nèi)的氨壓或氨分解率，與常規(guī)氮化工藝相同，如對離子氮化，爐內(nèi)抽至9×10-1～1×10-2mmHg柱的真空后，通入氨氣，氨壓為2～5mmHg柱;對氣體氮化，氨分解率為18～25%。工件入爐后平均升溫速度為100～650℃/h，其值由工件形狀和裝爐量而定，裝爐量大，工件形狀復雜，升溫速度應(yīng)慢一些。升溫至氮化溫度(480～580℃)以后開始進行氮化，氮化時間為4～60小時，具體數(shù)值由氮化層深和采用何種氮化方法(如離子氮化或氣體氮化或鹽浴氮化或軟氮化)決定。對于軟氮化，一般為4～6小時，對于離子氮化一般為4～40小時，而對于氣體氮化則為40～60小時。對每一種氮化方法，如要求氮化層比較深時，氮化時間應(yīng)比較長。氮化完畢后，工件以400～650℃/h的平均速度冷卻至200～450℃進行時效，時效時間為0.5～5小時。時效溫度和時效時間的選擇，與材質(zhì)有關(guān)，含合金元素少的鋼，溫度可取低一些，時間應(yīng)短一些;含合金元素多的鋼，溫度可取高一些，時間應(yīng)長一些。時效結(jié)束后，停止供氨，并排出爐內(nèi)氨氣，工件以100～400℃/h的速度隨爐冷卻至100～200℃出爐空冷。
本發(fā)明適用于離子氮化，氣體氮化，鹽浴氮化和軟氮化。
采用本發(fā)明進行工件強化氮化處理后其硬度、硬化層深和耐磨性，均優(yōu)于處理時間相同的常規(guī)氮化工藝，硬度峰值較常規(guī)氮化工藝高出30～70%，硬化層深增加20～50%。
實施例調(diào)質(zhì)態(tài)的40Cr鋼試樣，置于離子氮化爐的陰極盤上，抽予真空至9×10-1mmHg柱后，通電打散弧清潔工件表面。打散弧停止后，向爐內(nèi)通氨氣，氨壓維持在3mmHg柱左右，并以500～620℃的平均速度升溫到(560±10)℃的溫度進行氮化，氮化時間為4小時。氮化完畢后，工件以580～620℃/h的平均速度隨爐冷卻至(300±10)℃保溫時效，時效時間為2小時。時效完畢后，停止供氨，并排出爐內(nèi)氨氣，工件以180～220℃/h的速度隨爐冷卻至180～200℃出爐空冷。

圖1為40Cr鋼強化氮化處理工藝曲線，橫坐標為時間(h)，縱坐標為溫度(℃)。圖2為40Cr鋼常規(guī)離子氮化和強化離子氮化的硬度梯度曲線，橫坐標為層深(mm)，縱坐標為顯微硬度(Hm)。圖2中的曲線1為40Cr鋼常規(guī)離子氮化后的硬度梯度曲線，曲線2為40Cr強化離子氮化后的工藝曲線，兩者處理時間雖然都是6小時，氮化溫度都是(560±10)℃，但強化離子氮化后的硬度峰值(Hgm1041)和層深(0.5mm)，均大于常規(guī)離子氮化的硬度峰值(Hm610)和層深(0.35mm)。
權(quán)利要求
1.一種強化氮化處理工藝，包括被處理工件在通氨的氮化爐中從室溫開始升溫，氮化，隨爐降溫進行時效處理，停止供氨后，隨爐冷卻出爐空冷。其特征在于被處理工件入爐后，以每小時100～650℃的平均速度升溫至480～580℃的氮化溫度，氮化4～60小時后，以每小時400～650℃的平均速度冷卻至200～450℃，時效0.5～5小時，再以每小時100～400℃的速度隨爐冷卻至100～200℃出爐空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化氮化處理工藝，其特征在于40Cr鋼被處理工件入爐后，以每小時580～620℃的平均速度升溫到(560±10)℃，氮化4小時后，又以每小時580～620℃的平均速度隨爐冷卻至(300±10)℃，時效2小時，再以每小時180～220℃的速度隨爐冷卻至180～200℃出爐空冷。
全文摘要
強化氮化處理工藝，由工件在通氮的氮化爐中的升溫(從室溫開始)，氮化，降溫至某一溫度時效和隨爐冷卻至一定溫度出爐空冷組成。這種處理工藝能耗低，工件變形小，工藝簡單，操作方便，和處理時間相同的常規(guī)氮化工藝相比，能大大提高氮化件的耐磨性，硬度峰值增加30～70％，硬化層深增加20～50％。本發(fā)明適用于離子氮化，氣體氮化，鹽浴氮化和軟氮化。
文檔編號C23C8/24GK1069075SQ91107260
公開日1993年2月17日 申請日期1991年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月27日
發(fā)明者任勤, 周上祺, 胡振紀, 嚴金淮, 李輝 申請人:重慶大學