專利名稱：增壓氣體氮碳共滲方法
技術領域：
本發明涉及一種增壓氣體氮碳共滲方法，屬材料熱處理技術領域，它適用于向鋼
鐵工件表層快速共滲氮和碳，以提高其表面性能。
背景技術：
氣體氮碳共滲是向鋼鐵工件表層同時滲入氮和碳，并以滲氮為主的化學熱處理工藝，其目的是為了提高鋼鐵工件、模具等的表層耐磨性、耐蝕性、抗擦傷和抗咬合等性能，氣體氮碳共滲技術在汽車、模具、兵器、航空航天等產品中的應用已越來越多。
背景技術：
中，目前國內對鋼鐵等工件表層實行氣體氮碳共滲時其氣體壓力通常為300-1200Pa，由于爐內氣體壓力較低，它存在的主要不足之處是其共滲保溫時間較長(通常為3小時 4小時)，且滲透深度受到一定影響和限制。為克服上述不足，對增壓氣體氮碳共滲方法進行了研究。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種增壓氣體氮碳共滲方法，它采用增加氮碳共滲爐的爐壓的方法，通過壓力和溫度控制，達到既加快氮碳共滲速度、有效節約能源，同時增大滲透深度的目的。 本發明解決其技術問題采用的技術方案是它利用氣體氮碳共滲爐(井式氮化爐)，經過"密封性和安全性檢查一空爐升溫一裝爐一排氣一增壓和升溫一保溫一冷卻"等一系列工序，通過控制爐內壓力和溫度，加快氮碳共滲速度。空爐升溫的溫度不超過
400°C 50(TC，保溫0. 5小時 1小時，使爐溫均勻；排氣時，將氨氣和瓶裝二氧化碳氣通過進氣管道由底部通入共滲爐內，排除爐內的空氣，也可采用抽真空設備，將爐內的空氣抽除后再通入氨氣和二氧化碳氣；所述增壓的壓力范圍為5000Pa-60000Pa，在增壓過程中同時繼續升溫，爐溫根據工件的材料和技術要求一般為500°C 600°C ;所述的保溫其時間根據工件的滲層深度要求一般為1. 5小時 3小時；冷卻時，對于疲勞強度要求高的工件常采取出爐油冷或水冷，對于表面光亮度要求高的工件常采用爐冷或提灌冷卻到20(TC以下出爐或出罐冷卻。 本發明同現有技術相比所產生的有益效果 1、由于氮碳共滲過程中爐壓增大到5000Pa-60000Pa，同時通過空爐升溫、增壓升溫，既可加快氮碳共滲速度、增大滲透深度，同時提高工件的表層耐磨(蝕)性、抗擦傷和抗咬合等性能。 2、顯著縮短了氮碳共滲的保溫時間，可有效節約能源和工時消耗，降低了生產成本。
圖1為本發明增壓氣體氮碳共滲方法的流程方框圖。
圖2為氣體氮碳共滲爐結構示意圖。
具體實施例方式
—種增壓氣體氮碳共滲方法，其工藝過程為密封性和安全性檢查一空爐升溫一裝爐一排氣一增壓和升溫一保溫一冷卻，通過控制爐內壓力和溫度，加快氮碳共滲速度，縮短氮碳共滲保溫時間。 參看附圖，首先必須對氮碳共滲爐進行密封性和安全性檢查，檢查爐罐是否漏氣，卸壓安全閥6是否完好等，確保氣體增壓時氮碳共滲過程的安全。 工件入爐前先進行空爐升溫，控制爐內溫度不超過40(TC 50(TC，保溫0. 5小時 1小時，使爐內溫度均勻。 裝爐時，將工件裝入掛具，并在掛具的不同部位放隨爐試樣，將裝有工件的掛具裝入爐內的有效加熱區。 裝爐完畢后，排除爐內空氣，將瓶裝二氧化碳氣和氨氣分別接入進氣閥(2、3)，通過進氣管道1通入共滲爐內底部，使爐內空氣由排氣管道7排出，也可采用抽真空設備，將爐內的空氣經排氣管道7抽除，再通過進氣閥(2、3)分別通入氨氣和二氧化碳氣體。
爐內空氣排空后，對爐內氮碳共滲氣體逐步進行增壓，使其爐壓達到5000Pa-60000Pa。在增壓過程中同時對共滲爐進行升溫，爐溫根據工件的材料和技術要求一般控制在50(TC 60(TC。對于心部硬度無要求的工件，通常采用57(TC左右，對于有心部硬度要求并且需經過高溫回火的工件，其加熱溫度應比其回火溫度至少低5°C l(TC，對高速鋼、Crl2MoV鋼等而言，常將溫度控制在510°C 550°C 。 當爐膛內的氣體壓力過大時，可通過安全閥6進行卸壓。卸壓排出的氣體和共滲過程中產生的尾氣在出氣口 5經點燃燃燒后排出爐外，避免產生環境污染。同時，可通過氣氛監測口 4對爐內氮碳共滲氣體進行氣氛監測。 爐溫升到規定的溫度后，進行保溫，并將爐壓保持在5000Pa-60000Pa范圍。由于氣體氮碳共滲采用的爐壓高，其共滲的滲速較快，所以在滲層深度要求不變的情況下，所需的保溫時間比通常的氮碳共滲的保溫時間縮短20% 50%，即保溫時間可取1. 5 3小時。 冷卻時，對于疲勞強度要求高的工件常采取出爐油冷或水冷方法。對于表面光亮度要求較高的工件常采用爐冷或提灌冷卻到200°C以下出爐或出罐冷卻方法。
權利要求
一種增壓氣體氮碳共滲方法，它將二氧化碳氣和氨氣通入氣體氮碳共滲爐或井式氮化爐，通過控制爐內壓力和溫度，加快對鋼鐵等工件表層的氮碳共滲速度，其特征在于它包括一個“密封、安全性檢查→空爐升溫→裝爐→排氣→增壓、升溫→保溫→冷卻”工序過程，在增壓、升溫過程中，所述的增壓其壓力范圍為5000Pa-60000Pa，所述的升溫其溫度范圍為500℃～600℃。
2. 根據權利要求1所述的一種增壓氣體氮碳共滲方法，其特征在于排氣時二氧化碳氣 和氨氣分別接入進氣閥(2、3)，通過進氣管道1通入共滲爐內底部，爐內空氣由排氣管道7排出。
3. 根據權利要求1所述的一種增壓氣體氮碳共滲方法，其特征在于所述的保溫時間為1. 5 3小時。
全文摘要
本發明涉及一種增壓氣體氮碳共滲方法，屬材料熱處理技術領域，它適用于向鋼鐵工件表層快速共滲氮和碳，其主要技術特征是它包括一個“密封、安全性檢查→空爐升溫→裝爐→排氣→增壓和升溫→保溫→冷卻”工序過程，空爐升溫時，爐內溫度控制不超過400℃～500℃，空爐保溫0.5小時～1小時，排氣時二氧化碳氣和氨氣分別接入進氣閥(2、3)，通過進氣管道1通入共滲爐內底部，爐內空氣由排氣管道7排出，在增壓和升溫過程中，其壓力范圍為5000Pa-60000Pa，其溫度范圍為500℃～600℃，保溫時其保溫時間為1.5～3小時。它具有工藝簡單、共滲速度快等優點，可顯著縮短保溫時間，有效節約能源和工時消耗，降低生產成本。
文檔編號C23C8/32GK101698929SQ20091004470
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者劉贊輝, 姚春臣, 彭德康, 李職模, 柴金萬, 肖寧, 胡輝林 申請人:江南機器(集團)有限公司