增压气体氮碳共渗方法

摘要

本发明涉及一种增压气体氮碳共渗方法，属材料热处理技术领域，它适用于向钢铁工件表层快速共渗氮和碳，其主要技术特征是它包括一个“密封、安全性检查→空炉升温→装炉→排气→增压和升温→保温→冷却”工序过程，空炉升温时，炉内温度控制不超过400℃～500℃，空炉保温0.5小时～1小时，排气时二氧化碳气和氨气分别接入进气阀(2、3)，通过进气管道1通入共渗炉内底部，炉内空气由排气管道7排出，在增压和升温过程中，其压力范围为5000Pa-60000Pa，其温度范围为500℃～600℃，保温时其保温时间为1.5～3小时。它具有工艺简单、共渗速度快等优点，可显著缩短保温时间，有效节约能源和工时消耗，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种增压气体氮碳共渗方法，属材料热处理技术领域，它适用于向钢铁工件表层快速共渗氮和碳，以提高其表面性能。

背景技术

气体氮碳共渗是向钢铁工件表层同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺，其目的是为了提高钢铁工件、模具等的表层耐磨性、耐蚀性、抗擦伤和抗咬合等性能，气体氮碳共渗技术在汽车、模具、兵器、航空航天等产品中的应用已越来越多。背景技术中，目前国内对钢铁等工件表层实行气体氮碳共渗时其气体压力通常为300-1200Pa，由于炉内气体压力较低，它存在的主要不足之处是其共渗保温时间较长(通常为3小时～4小时)，且渗透深度受到一定影响和限制。为克服上述不足，对增压气体氮碳共渗方法进行了研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增压气体氮碳共渗方法，它采用增加氮碳共渗炉的炉压的方法，通过压力和温度控制，达到既加快氮碳共渗速度、有效节约能源，同时增大渗透深度的目的。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它利用气体氮碳共渗炉(井式氮化炉)，经过“密封性和安全性检查→空炉升温→装炉→排气→增压和升温→保温→冷却”等一系列工序，通过控制炉内压力和温度，加快氮碳共渗速度。空炉升温的温度不超过400℃～500℃，保温0.5小时～1小时，使炉温均匀；排气时，将氨气和瓶装二氧化碳气通过进气管道由底部通入共渗炉内，排除炉内的空气，也可采用抽真空设备，将炉内的空气抽除后再通入氨气和二氧化碳气；所述增压的压力范围为5000Pa-60000Pa，在增压过程中同时继续升温，炉温根据工件的材料和技术要求一般为500℃～600℃；所述的保温其时间根据工件的渗层深度要求一般为1.5小时～3小时；冷却时，对于疲劳强度要求高的工件常采取出炉油冷或水冷，对于表面光亮度要求高的工件常采用炉冷或提灌冷却到200℃以下出炉或出罐冷却。

本发明同现有技术相比所产生的有益效果

1、由于氮碳共渗过程中炉压增大到5000Pa-60000Pa，同时通过空炉升温、增压升温，既可加快氮碳共渗速度、增大渗透深度，同时提高工件的表层耐磨(蚀)性、抗擦伤和抗咬合等性能。

2、显著缩短了氮碳共渗的保温时间，可有效节约能源和工时消耗，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明增压气体氮碳共渗方法的流程方框图。

图2为气体氮碳共渗炉结构示意图。

具体实施方式

一种增压气体氮碳共渗方法，其工艺过程为：密封性和安全性检查→空炉升温→装炉→排气→增压和升温→保温→冷却，通过控制炉内压力和温度，加快氮碳共渗速度，缩短氮碳共渗保温时间。

参看附图，首先必须对氮碳共渗炉进行密封性和安全性检查，检查炉罐是否漏气，卸压安全阀6是否完好等，确保气体增压时氮碳共渗过程的安全。

工件入炉前先进行空炉升温，控制炉内温度不超过400℃～500℃，保温0.5小时～1小时，使炉内温度均匀。

装炉时，将工件装入挂具，并在挂具的不同部位放随炉试样，将装有工件的挂具装入炉内的有效加热区。

装炉完毕后，排除炉内空气，将瓶装二氧化碳气和氨气分别接入进气阀(2、3)，通过进气管道1通入共渗炉内底部，使炉内空气由排气管道7排出，也可采用抽真空设备，将炉内的空气经排气管道7抽除，再通过进气阀(2、3)分别通入氨气和二氧化碳气体。

炉内空气排空后，对炉内氮碳共渗气体逐步进行增压，使其炉压达到5000Pa-60000Pa。在增压过程中同时对共渗炉进行升温，炉温根据工件的材料和技术要求一般控制在500℃～600℃。对于心部硬度无要求的工件，通常采用570℃左右，对于有心部硬度要求并且需经过高温回火的工件，其加热温度应比其回火温度至少低5℃～10℃，对高速钢、Cr12MoV钢等而言，常将温度控制在510℃～550℃。

当炉膛内的气体压力过大时，可通过安全阀6进行卸压。卸压排出的气体和共渗过程中产生的尾气在出气口5经点燃燃烧后排出炉外，避免产生环境污染。同时，可通过气氛监测口4对炉内氮碳共渗气体进行气氛监测。

炉温升到规定的温度后，进行保温，并将炉压保持在5000Pa-60000Pa范围。由于气体氮碳共渗采用的炉压高，其共渗的渗速较快，所以在渗层深度要求不变的情况下，所需的保温时间比通常的氮碳共渗的保温时间缩短20％～50％，即保温时间可取1.5～3小时。

冷却时，对于疲劳强度要求高的工件常采取出炉油冷或水冷方法。对于表面光亮度要求较高的工件常采用炉冷或提灌冷却到200℃以下出炉或出罐冷却方法。