專利名稱：一種無氮化物層(白亮層)氣體滲氮工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無氧化物層(白亮層)氣體滲氮工藝，特別適用于17-4PH類材質的制件，它屬于黑色金屬表面的氣體滲氮類。
在所有工業領域，應用滲氮以提高工件的強度，抗磨性和耐蝕性，早就獲得了廣泛的應用;另外，由于滲氮件的尺寸和形狀的變化也極其微小，故通常可以簡化或完全取消其后加工處理。不過滲氮時，在材料表層滲入的氮原子沿晶界和通過晶粒向材料內部作進一步轉移，當表層達到了形成γ或ε氮化物的氮濃度時，就會出現氮化物，它從單個晶核開始，迅速連接成一個封閉層，這就是氮化物層或化合物層。俗稱“白亮層”或“白層”。它是根據擴散過程由相應的氮的梯度形成的組織。氣體滲氮時，白層中的γ相較多而ε氮化物較少。白層雖有較高的硬度，但也帶來了脆性高的弊病;有時還會因為出現孔隙而降低了表面硬度。為了減薄乃至取消這一白層，目前在氣體滲氮中，人們推薦兩段滲氮法和多段供氣法。兩段滲氮法是由C·F·Floe建議的，其第一段滲氮與主要在520℃之間進行的一段滲氮法一樣，此時氮分解率不應超過20～25%，經5～10h，生成約2～5um厚的氮化物層;隨后升溫至530～550℃區間進行第二段滲氮。同時將氮分解率控制在40～60%，這時白層的形成明顯減緩，而白層下的擴散層則不受阻礙地繼續生長。這種方法的好處是既減少了氨的消耗(因為是通過減少氨流量來提高分解率的)，又能限制白層的厚度。問題是實際上的氨分解率往往不夠高，結果還會生成20um左右的氮化物層;另外，為了獲得既深且硬度又高的擴散層，在兩段處理之間還要進行適當的冷卻和繼續加熱，這就增加了操作上的難度。多段供氣法則是要通過供應氣體的變化來達到部分或者全部去除氮化物層的目的。第一階段只通入氮氣，而且將處理時間盡量縮短，以減薄生成的氮化物層;第二階段通入氨氣加氮氣，而且氨氣的體積含量要降到10%以下，雖然第二階段的處理時間很長，但原先生成的很薄的氮化物層卻會繼續變薄，甚至完全被除去。但這種方法在具體運用時卻不那么容易把握，而且處理的成本也較高。
本發明的目的是提供一種容易把握，便操作且成本較低的無氮化物層氣體滲氮工藝，它特別適用于處理17-4PH類不銹鋼制件。
本發明的技術特征是將除油、吹砂和局部保護后的制件裝罐，同時向罐內均勻撒少許鹵化銨晶粒，然后入爐;在氨分解率為零時，連續通氨1小時再開始升溫，按下述條件進行兩段處理--a)550±5℃，35～45h，氨分解率30～40%;b)550±5℃，6～10h，氨分解量維持爐內正壓;出爐制件立即用熱水煮洗以除去殘存的鹵離子。
所用鹵化銨的量，至少為每公斤制件1克。
操作時，每罐裝載的制件數量一般為拾件，向罐內均勻撒放的鹵化銨晶粒，在爐子升溫過程中即會升華(例如氯化銨升華點340℃，溴化銨452℃，碘化銨250℃)，故需注意其蒸汽在管道彎路處冷凝堵塞氣路。使用鹵化銨的目的是活化待氮化的制件表面。為防止殘留在制件上的鹵離子的腐蝕作用，出爐的制件應以熱水認真煮洗。
本發明的兩段滲氮處理，用的是同一處理溫度，通的是同一種氣體。其中的差異僅僅是處理時間和氨氣的分解率。第一階段的處理時間較長，同時氨分解率較低;第二階段的處理時間較短，而且氨分解率較高。
以美國材料17-4PH(AMS5355)為例，該種材料的制件在固溶、時效狀態下(H1075)按本發明規定的條件進行氣體氮化處理，可保證獲得深0.12～0.25mm的滲氮層，滲層表面無氮化物層(無白層)，表面硬度HRN15≥91。對于國產材料OCr17N∶4Cu4Nb的制件，應用本發明的工藝也可獲得無白層，滲氮深且表面硬度較高的滿意效果。
權利要求
1.一種無氮化物(反亮層)氣體滲氮工藝，特別適用于17-4PH類不銹鋼制件。其特征是1)將除油、吹砂和局部保護后的制件裝罐，同時向罐內均勻撒放少許鹵化銨晶粒，然后入爐；2)在氨分解率為零時，連續通氨1小時再開始升溫，按下述條件進行兩段處理a)550±5℃35～45h氨分解率30～40%；b)550±5℃6～10h氨流量維持爐內正壓；3)出爐制件立即用熱水煮洗以除去殘存的鹵離子。
2.根據權利要求1所述的無氮化物層氣體滲氮工藝，其特征是所述鹵化銨的用量至少為每公斤制件1克。
全文摘要
一種無氮化物層(白層)氣體滲氮工藝，特別適用經固溶，時效的17-4PH類不銹鋼制件，其特征是將制件裝罐交向罐內撒放少量鹵化銨晶粒后入爐，在下述條件下進行兩段處理a)350±5℃，35～45h，氨分解率30～40％；b)550±5℃，6～10h，氨流量維持爐內正壓。實踐證明，按本發明工藝處理相應制件后，可保證獲得深0.12～0.25mm的滲氮層，滲層表面硬度HR
文檔編號C23C8/26GK1073490SQ91106880
公開日1993年6月23日 申請日期1991年12月19日 優先權日1991年12月19日
發明者宋定宇, 楊立彰, 蘇怡興 申請人:航空航天工業部南方動力機械公司