一種不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，該工藝方法實(shí)現(xiàn)了不銹鋼零件的氣體氮碳共滲的氮化滲層均勻，氣體原料消耗量低，單次裝爐量大氮化效率高和氮化用時(shí)少，同時(shí)具有對(duì)環(huán)境污染小、生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備腐蝕小、產(chǎn)品質(zhì)量性能高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
-種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，屬于不誘鋼氮碳共滲處理技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)精密零部件產(chǎn)品的要求越來越高，需要零件具有更 高的耐磨性、耐腐蝕性、抗咬和性、耐沖擊性和追求生產(chǎn)中環(huán)保、高效、節(jié)能的要求。氮碳共 滲是W滲氮為主同時(shí)滲入碳的化學(xué)熱處理工藝，也稱為軟氮化，主要目的是提高鋼的耐磨 性和抗咬合性。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)包括中國(guó)專利公開號(hào)(〔化4245104，〔化6167044，〔化025175414)，主要分 為液體法和氣體法即鹽浴軟氮化和氣體軟氮化，在不誘鋼軟氮化領(lǐng)域目前主要W鹽浴軟氮 化為主，鹽浴氮化缺點(diǎn)是氮化過程繁瑣，其中鹽浴用鹽主要有中性鹽通氨氣和W尿素加碳 酸鹽為主的鹽浴，工作環(huán)境惡劣，且鹽浴軟氮化的反應(yīng)產(chǎn)物有毒、企業(yè)對(duì)廢液處理成本高、 環(huán)境污染大、產(chǎn)品質(zhì)量不大理想、氮化效率低、成本較氣體氮化高等缺點(diǎn)。氣體軟氮化實(shí)質(zhì) 上就是在低溫條件下，W滲氮為主的低溫氮碳共滲，使碳和氮同時(shí)滲入鋼表面的一種化學(xué) 熱處理。其中滲氮使用氨氣提供氮原子，滲碳使用C0或者乙醇等提供碳元素，滲氮過程中利 用氯離子破壞不誘鋼純化膜，它的特點(diǎn)是處理溫度低、不受鋼種的限制及處理時(shí)間短，工件 變形小，質(zhì)量穩(wěn)定，能顯著提高零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗咬合、抗擦傷等性能。
[0004] 目前氣體軟氮化工藝方法:如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(公開號(hào)CN1424510A)采用氯化錠 水溶液爐內(nèi)氮中去除純化膜方法，氯化氨水溶液具有強(qiáng)腐蝕性，對(duì)設(shè)備及產(chǎn)品腐蝕大，且工 藝難W實(shí)現(xiàn)大批量氮化llCrl7不誘鋼使之滲層均勻穩(wěn)定合格。又如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(公 開號(hào)CN102517541A)采用四氯化碳和巧樣酸甲醇溶液進(jìn)行爐內(nèi)氮中除純化膜和采用多溫段 非等溫氮化，其氮化時(shí)間長(zhǎng)，除去爐內(nèi)升溫時(shí)間總氮化時(shí)間超過440min，氮化氨氣用量大生 產(chǎn)成本高，在5 m 3/hW上，單次氮化零件數(shù)量不高效率低，且采用甲醇含有毒性易造成環(huán)境 污染，所W現(xiàn)有不誘鋼軟氮化工藝不夠完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是:提供一種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該工藝方法實(shí)現(xiàn) 了不誘鋼零件的氣體氮碳共滲的氮化滲層均勻，氣體原料消耗量低，單次裝爐量大氮化效 率高和氮化用時(shí)少，同時(shí)具有對(duì)環(huán)境污染小、生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備腐蝕小、產(chǎn)品質(zhì)量性能高等優(yōu) 點(diǎn)，W克服現(xiàn)有技術(shù)不足。
[0006] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：一種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的氣體 軟氮化工藝按W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為3%~8%的脫脂 水溶液，脫脂溫度為40~70°C ; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為30~70°C，時(shí)間為5 ~40min，提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于20~35pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?~20厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的 排氣量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為15~45厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?~5m 3/h，保持3~8分鐘后逐步 增大排氣閥開度降低壓力至0~15厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至120°C~250°C，通入除純化膜乙 醇溶液，滴速為30~120d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)250°C~400°C后停止供氮，然后通入 經(jīng)過干燥的氨氣，流量為2~4.5m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為10~28厘米水 柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到400°C~500°C后通入液化氣助燃排氣，至爐內(nèi)達(dá)到 15%~45%區(qū)間設(shè)定的氨分解率值時(shí)即廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)的氨分解率，停止助燃，尾氣過濾排 放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在560°C~580°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn) 入氮化保溫階段，壓力控制在10~28厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為180~ 300min，設(shè)定單段或Ξ段氨分解率，氨分解率為15%~45%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0007]步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[000引 W質(zhì)量百分比計(jì)算：乙酸為水的1%~25%、草酸為水的1%~25%、氨基橫酸為水的0% ~3%、鹽酸為水的0%~1%、氯化錠為總?cè)芤旱?%~0.2%，氯化鋼為水的0%~5%。
[0009]步驟1中所述清洗劑為中性脫脂劑或洗潔精，或者為中性脫脂劑或洗潔精混合制 成。
[0010]所述清洗劑為中性脫脂劑，W質(zhì)量百分比計(jì)算中性脫脂劑為水的3%~8%。
[0011] 所述清洗劑為洗潔精，W質(zhì)量百分比計(jì)算，洗潔精為水的3%~8%。
[0012] 所述清洗劑為中性脫脂劑和洗潔精按1:1混合組成，混合溶液為水的3%~8%。。
[0013] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分按比 例混合進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%(氯化錠含量低且無水情 況下腐蝕性低，對(duì)設(shè)備腐蝕忽略不計(jì)），四氯化碳為無水乙醇的5%~15%，乙酸為無水乙醇的 2% ~8%。
[0014] 此發(fā)明結(jié)合氮化爐內(nèi)氣體導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和料售使不誘鋼零件產(chǎn)生均勻合格的滲層，滲 層深度控制穩(wěn)定均勻，滲氮層深度控制精度《±0.01mm，白量層、網(wǎng)狀層、硬度均達(dá)到合格 指標(biāo)，其完成llCrl7不誘鋼滑片(現(xiàn)有的一種空調(diào)壓縮機(jī)滑片）單次裝爐量大于5000件，氨 氣流量小于4 m3/h，氮化用時(shí)小于300min，產(chǎn)品30um處硬度大于900HV，60um處硬度大于 600HV，白亮層大于加 m，網(wǎng)狀層大于80um，合格率大于99.5%。該工藝方法重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了 11化17 不誘鋼滑片的氮化滲層均勻，氣體原料消耗量低，單次裝爐量大氮化效率高，氮化用時(shí)少的 四大問題，同時(shí)具有對(duì)環(huán)境污染小、生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備腐蝕小、產(chǎn)品質(zhì)量性能高等優(yōu)點(diǎn)，本工 藝已正式投入工業(yè)化批量生產(chǎn)，獲得良好穩(wěn)定效果。
[001引【附圖說明】： 圖1為實(shí)施例1不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝處理后的零件金相圖； 圖2為實(shí)施例2不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝處理后的零件金相圖； 圖3為實(shí)施例3不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝處理后的零件金相圖； 圖4為實(shí)施例4不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝處理后的零件金相圖； 圖5為實(shí)施例5不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝處理后的零件金相圖； 圖6為使用傳統(tǒng)氣體氮化工藝的零件氮化后的金相圖； 圖7為使用傳統(tǒng)氣體氮化工藝的零件氮化后的金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限 制。
[0017] 本發(fā)明的實(shí)施例:實(shí)施例1: 一種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的 氣體軟氮化工藝按W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為3%的脫脂水溶 液，脫脂溫度為40°C; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為30°C，時(shí)間為lOmin， 提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于20pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的排氣 量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為15厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?m 3/h，保持3~8分鐘后逐步增大排氣閥 開度降低壓力至1厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至120°C，通入除純化膜乙醇溶液， 滴速為30d~50d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)250°C后停止供氮，然后通入經(jīng)過干燥的氨 氣，流量為2.7m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為10厘米水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到40(TC后通入液化氣助燃排氣，廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)停止 助燃，尾氣過濾排放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在560°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn)入氮化保 溫階段，壓力控制在13~18厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為270min，設(shè)定單 段或Ξ段氨分解率，氨分解率為35%~40%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0018] 步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[0019] W質(zhì)量百分比計(jì)算：乙酸為水的2%、草酸為水的10%、氯化鋼為水的5%。
[0020] 步驟1中所述清洗劑為中性脫脂劑或洗潔精，或者為中性脫脂劑或洗潔精混合制 成。
[0021] 所述清洗劑為中性脫脂劑，W質(zhì)量百分比計(jì)算中性脫脂劑為水的3%。
[0022] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分混合 進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~ 15%，乙酸為無水乙醇的2%~8〇/〇。
[0023] 實(shí)施例2:-種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝按 W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為8%的脫脂水溶 液，脫脂溫度為70°C; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為50°C，時(shí)間為40min， 提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于35pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?0厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的排 氣量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為45厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?m Vh，保持8分鐘后逐步增大排氣閥開 度降低壓力至15厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至250°C，通入除純化膜乙醇溶液， 滴速為lOOd~120d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)400°C后停止供氮，然后通入經(jīng)過干燥的氨 氣，流量為4m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為20厘米水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到50(TC后通入液化氣助燃排氣，廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)停止 助燃，尾氣過濾排放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在565°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn)入氮化保 溫階段，壓力控制在10~15厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為ISOmin，設(shè)定單 段或Ξ段氨分解率，氨分解率為27%~32%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0024] 步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[0025] W質(zhì)量百分比計(jì)算：乙酸為水的5%、草酸為水的20%、氨基橫酸為水的0.5%、鹽酸為 水的0.05%、氯化錠為總?cè)芤旱?.05%，氯化鋼為總?cè)芤旱?%。
[0026] 所述清洗劑為中性脫脂劑，W質(zhì)量百分比計(jì)算中性脫脂劑為水的8%。
[0027] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分混合 進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~ 15%，乙酸為無水乙醇的2%~8〇/〇。
[0028] 實(shí)施例3:-種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝按 W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為5%的脫脂水溶 液，脫脂溫度為50°C; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為40°C，時(shí)間為20min， 提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于25pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?5厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的排 氣量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為25厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?m Vh，保持4分鐘后逐步增大排氣閥開 度降低壓力至10厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至180°C，通入除純化膜乙醇溶液， 滴速為80d~lOOd/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)300°C后停止供氮，然后通入經(jīng)過干燥的氨 氣，流量為3.5m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為15厘米水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到45(TC后通入液化氣助燃排氣，廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)停止 助燃，尾氣過濾排放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在557°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn)入氮化保 溫階段，壓力控制在15~20厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為210min，設(shè)定單 段或Ξ段氨分解率，氨分解率為30%~35%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0029] 步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[0030] W質(zhì)量百分比計(jì)算：乙酸為水的3%、草酸為水的25%、氨基橫酸為水的1%、鹽酸為水 的0%~0.5%、氯化錠為總?cè)芤旱?.1%。
[0031 ]所述清洗劑為中性脫脂劑和洗潔精按1:1混合組成，混合溶液為水的8%。
[0032] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分混合 進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~ 15%，乙酸為無水乙醇的2%~8〇/〇。
[0033] 實(shí)施例4: 一種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝按 W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為3%~5%的脫脂 水溶液，脫脂溫度為60~70°C ; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為55°C，時(shí)間為25min， 提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于20~26pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?0~20厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥 的排氣量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為30~45厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?~5m 3/h，保持6~8分鐘后逐 步增大排氣閥開度降低壓力至8~15厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至120°C~150°C，通入除純化膜乙 醇溶液，滴速為100~120d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)250°C后停止供氮，然后通入經(jīng)過干 燥的氨氣，流量為2.5m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為25厘米水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到450°C~500°C后通入液化氣助燃排氣，廢氣燃燒穩(wěn) 定時(shí)停止助燃，尾氣過濾排放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在570°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn)入氮化保 溫階段，壓力控制在23~28厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為300min，設(shè)定單 段或Ξ段氨分解率，氨分解率為37%~42%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0034] 步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[0035] W質(zhì)量百分比計(jì)算：乙酸為水的10%、草酸為水的15%、氯化錠為總?cè)芤旱?.15%，氯 化鋼為水的4%。
[0036] 所述清洗劑為中性脫脂劑和洗潔精按1:1混合組成，混合溶液為水的3%。
[0037] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分混合 進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~ 15%，乙酸為無水乙醇的2%~8〇/〇。
[0038] 實(shí)施例5:-種不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝，該不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝按 W下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為4%的脫脂水溶 液，脫脂溫度為46 °C; 2) 氮前預(yù)處理：將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為38°C，時(shí)間為5~ 8min，提高零件的氣氮催滲性，增加零件在氮碳共滲時(shí)的易氮性和氮化均勻性； 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于22pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的排氣 量，持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為19厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?.5m3/h，保持3~8分鐘后逐步增大排氣 閥開度降低壓力至12厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至128°C，通入除純化膜乙醇溶液， 滴速為60d~80d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)270°C后停止供氮，然后通入經(jīng)過干燥的氨 氣，流量為3m Vh，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為15~20厘米水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到42(TC后通入液化氣助燃排氣，廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)停止 助燃，尾氣過濾排放； 7) 保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在572°C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn)入氮化保 溫階段，壓力控制在14~19厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為240min，設(shè)定單 段或Ξ段氨分解率，氨分解率為30%~35%; 8) 冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°CW下，爐口開啟，產(chǎn)品出爐。
[0039] 步驟2中所述預(yù)處理液由由A成份和B成份W及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、 氨基橫酸和鹽酸其中的一種或者兩種W上組成;所述B成份為氯化錠和氯化鋼中的一種或 者兩種組成;該溶劑為水。
[0040] W質(zhì)量百分比計(jì)算：草酸為水的18%、氨基橫酸為水的2%、氯化錠為總?cè)芤旱?0.01%，氯化鋼為水的0.8〇/〇。
[0041] 所述清洗劑為中性脫脂劑，W質(zhì)量百分比計(jì)算中性脫脂劑為水的4%。
[0042] 步驟5中所述的除純化膜乙醇溶液由氯化錠、四氯化碳、乙酸中的1~巧巾成分混合 進(jìn)無水乙醇溶液中組成，其中氯化錠為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~ 15%，乙酸為無水乙醇的2%~8〇/〇。
[0043] 將零件11化17不誘鋼作為被加工零件，利用本氣體軟氮化工藝對(duì)llCrl7不誘鋼進(jìn) 行5個(gè)批次氣體氮碳共滲處理，各實(shí)驗(yàn)批次零件數(shù)量為5040件，5次實(shí)驗(yàn)總共實(shí)驗(yàn)零件總數(shù) 為25200件，W下為五批次零件的實(shí)施例測(cè)量結(jié)果：
實(shí)施例1(圖1)、實(shí)施例2(圖2)、實(shí)施例3(圖3)、實(shí)施4(圖4)和實(shí)施例5(圖5)為氮化后的 零件經(jīng)5%硝酸酒精腐蝕后在200倍金相顯微鏡下觀察結(jié)果:經(jīng)抽樣檢測(cè)，抽樣比例為40:1， 五個(gè)批次經(jīng)氮化后的零件各抽樣126件樣件，檢測(cè)結(jié)果為:各批次樣件合格率均為100%，綜 合各因素計(jì)算本工藝氮化零件合格率大于99.5%。
[0044]圖6與圖7為未使用本發(fā)明，使用傳統(tǒng)氣體氮化工藝在同等零件及數(shù)量、同等氨氣 流量、同等氮化時(shí)間下軟氮化后的零件隨機(jī)抽檢結(jié)果，結(jié)果為單個(gè)零件不同部位滲層不均 勻，同一批次不同的零件氮化不均勻，滲層普遍偏淺，白亮層薄或無白亮層。對(duì)比使用本發(fā) 明的軟氮化結(jié)果，此不誘鋼零件的氣體軟氮化工藝實(shí)現(xiàn)了 11化17不誘鋼大批量零件的氣體 氮碳共滲，產(chǎn)生具有均勻合格的滲層，滲層深度控制穩(wěn)定均勻，同批次氮化零件滲氮層深度 控制精度《±0.01mm，白量層、網(wǎng)狀層、硬度均達(dá)到合格指標(biāo)。其完成llCrl7不誘鋼滑片單 次裝爐量大于5000件，氨氣流量小于4 m 3/h，氮化用時(shí)小于300min，產(chǎn)品30um處硬度大于 900HV，60um處硬度大于600HV，白亮層大于加 m，網(wǎng)狀層大于80um，合格率大于99.5%。該工 藝方法重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了 llCrl7不誘鋼滑片的氮化滲層均勻，氣體原料消耗量低，單次裝爐量大 氮化效率高，氮化用時(shí)少的四大問題，同時(shí)具有對(duì)環(huán)境污染小、生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備腐蝕小、產(chǎn) 品質(zhì)量性能高等優(yōu)點(diǎn)。本工藝已正式投入工業(yè)化批量生產(chǎn)，獲得良好穩(wěn)定效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:該不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝 按以下步驟進(jìn)行： 1) 脫脂清洗:采用清洗劑去除零件表面油污，其中清洗劑的溶液濃度為3%~8%的脫脂 水溶液，脫脂溫度為40~70 °C ; 2) 氮前預(yù)處理:將零件泡入預(yù)處理液中，浸泡時(shí)預(yù)處理液的溫度為30~70°C，時(shí)間為5 ~40min; 3) 預(yù)抽真空:產(chǎn)品進(jìn)爐，爐蓋密封后對(duì)氮化爐進(jìn)行抽真空，真空度小于20~35pa; 4) 保護(hù)氣填充:對(duì)氮化爐內(nèi)充氮?dú)庵琳龎?~20厘米水柱時(shí)打開排氣閥，調(diào)節(jié)排氣閥的 排氣量持續(xù)通氮?dú)庵翣t壓為15~45厘米水柱，氮?dú)饬髁繛?~5m 3/h，保持3~8分鐘后逐步 增大排氣閥開度降低壓力至〇~15厘米水柱； 5) 原料添加：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)葉片，將氮化爐的爐內(nèi)溫度升至120 °C~250 °C，通入除鈍化膜乙 醇溶液，滴速為30~120d/min，保持通氮至爐內(nèi)溫度達(dá)250 °C~400 °C后停止供氮，然后通入 經(jīng)過干燥的氨氣，流量為2~4.5 m3/h，氨氣管路壓力大于0.2Mpa，爐內(nèi)壓力為10~28厘米 水柱； 6) 廢氣處理：當(dāng)?shù)癄t的爐溫達(dá)到400°C~500°C后通入液化氣助燃排氣，至爐內(nèi)達(dá)到 15%~45%區(qū)間設(shè)定的氨分解率值時(shí)即廢氣燃燒穩(wěn)定時(shí)的氨分解率，停止助燃，尾氣過濾排 放； 7 )保溫氮化:氮化爐繼續(xù)升溫，使氮化爐溫度控制在560 °C~580 °C達(dá)到軟氮化溫度進(jìn) 入氮化保溫階段，壓力控制在10~28厘米水柱，然后進(jìn)入保溫階段，保溫氮化時(shí)間為180~ 300min，設(shè)定單段或三段氨分解率，氨分解率為15%~45%; 8)冷卻出爐:爐內(nèi)充氮冷卻至280°C以下，爐門開啟，產(chǎn)品出爐。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:步驟2中所述預(yù) 處理液由由A成份和B成份以及溶劑組成;所述A成份為乙酸、草酸、氨基磺酸和鹽酸其中的 一種或者兩種以上組成；所述B成份為氯化銨和氯化鈉中的一種或者兩種組成；該溶劑為 水。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于：以質(zhì)量百分比計(jì) 算：乙酸為水的1%~25%、草酸為水的1%~25%、氨基磺酸為水的0%~3%、鹽酸為水的0%~1%、 氯化鈉為水的〇%~5%、氯化銨為總?cè)芤旱?%~0.2%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:步驟1中所述清 洗劑為中性脫脂劑或洗潔精，或者為中性脫脂劑或洗潔精混合制成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:所述清洗劑為中 性脫脂劑，以質(zhì)量百分比計(jì)算中性脫脂劑為水的3%~8%。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:所述清洗劑為洗 潔精，以質(zhì)量百分比計(jì)算，洗潔精為水的3%~8%。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:所述清洗劑為中 性脫脂劑和洗潔精按1:1混合組成，混合溶液為水的3%~8%。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼零件的氣體軟氮化工藝，其特征在于:步驟5中所述的 除鈍化膜乙醇溶液由氯化銨、四氯化碳、乙酸中的1~3種成分混合進(jìn)無水乙醇溶液中組成， 其中氯化銨為無水乙醇的0%~4%，四氯化碳為無水乙醇的5%~15%，乙酸為無水乙醇的2%~
【文檔編號(hào)】C23C8/26GK106011731SQ201510910563
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日
【發(fā)明人】王國(guó)志, 唐登煒, 彭德銀, 凌志鴻, 藍(lán)華
【申請(qǐng)人】貴州西南工具(集團(tuán))有限公司