本發明屬于材料表面處理技術領域，尤其是涉及一種低溫滲碳的催化方法。
背景技術：
滲碳，是在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。常見有液體滲碳、氣體滲碳、離子滲碳。傳統的氣體滲碳是把工件放入密封容器中，通以流動的含碳氣體并加熱，保溫較長時間后，熱分解產生活性碳原子，不斷吸附到工件表面，并擴散滲入工件表層內，從而改變表層的化學成分和組織，獲得優良的表面性能。但是目前氣體滲碳的一個主要問題是強化處理周期過長。尤其對于低溫氣體滲碳，為了防止滲碳處理時工件中的鉻與碳反應生成氧化物導致不銹鋼工件耐蝕性降低，必須在較低溫度下進行，處理過程往往需要幾天才能完成，增加了生產周期。在目前的滲碳或滲氮工藝中，已經開始采用稀土作為催化滲碳的助劑，目前的工藝方法主要有：1)將稀土催滲劑混合液(如稀土氯化物的甲醇溶液)以滴加的方式加入滲碳爐內。2)將稀土催滲劑配置成粉狀或膏狀混合物，裝管或裝盒密封后置入滲碳爐內。以上方法操作簡單，但普遍的缺點是適用性不廣，對于工藝復雜的滲碳工藝，如需要多段升溫，或對滲碳過程中碳原子濃度變化的要求的工藝，由于只能提供單一的碳原子濃度，無法實現精細化處理。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種低溫滲碳的催化方法。采取兩段式升降溫，并采用不同的催滲劑，提高了碳原子從工件內部到表面的分布均勻性，提高了性能。
本發明完整的技術方案包括：
一種低溫滲碳的催化方法，包括如下步驟：
1)將奧氏體不銹鋼工件進行去除表面鈍化膜處理；
2)將奧氏體不銹鋼放入滲碳爐中，抽真空到10-3Pa；
3)通入滲碳氣體，加熱滲碳爐開始滲碳處理，滲碳氣體在分解爐首先經加熱，隨后經第一管路，并通過第一管路內的第一催滲劑進入滲碳爐，所述第一催滲劑組成為碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)，以上比值為質量比，所述第一催滲劑附著于無機多孔載體上，加熱到480℃-520℃，保溫1-3小時；
4)降溫到390℃-410℃，關閉第一管路，滲碳氣體通過第二管路內的第二催滲劑進入滲碳爐，所述氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)，所述第二催滲劑附著于無機多孔載體上，保溫8-12小時；
5)隨后再次對滲碳爐抽真空，充N2保護并在320℃-350℃保溫24小時，完成滲碳處理，。
本發明相對于現有技術的優點在于采用在滲碳的不同階段采用催化能力不同的催滲劑，首先采用高催化能力的催滲劑，在高溫階段獲得高濃度的活化碳原子濃度，隨后降溫并長時間保溫，使碳原子濃度在工件內部充分擴散的過程中，采用相對催化能力較低的催滲劑，在維持不銹鋼表面有一定的碳原子濃度前提下，避免工件表面由于碳原子濃度過高造成大塊Cr2O3的形成，降低表面韌性和耐腐蝕性。區別于現有技術中的滴加或封裝添加的方式，采用管路行程上設置催滲劑，并輔以無機多孔載體負載的方式，增大了滲碳氣體和催滲劑的接觸面積，提高了催化效率。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步說明。
選擇奧氏體不銹鋼的組分為Cr：22.3％～26.5％；Ni：6％～9％；Mo：0.3％～0.8％；C：0.02-0.06％；Mn：4％～7％；Si：1.0％～1.2％；N：0.05％～0.15％；La：0.011％-0.015％；Sr：0.009％-0.011％；Nb：0.1～0.8％；P≤0.02％，S≤0.02％；余量為鐵和雜質。
上述組分是我院為特別為用于海運船舶的水泵、齒輪、管道、閥門等工件構件設計的不銹鋼，采用了較低的Si含量，以降低鋼的脆性，提高塑性和韌性，由于在碳氮共滲時表面生成Cr的碳化物，導致碳氮共滲后表面Cr含量降低，難以再次形成鈍化膜，因而適當調高Cr含量，有利于提高抗腐蝕性，La和Sr均為晶粒細化劑，其中La已經被用于奧氏體不銹鋼中，而Sr之前通常被用于鋁合金的晶粒細化中，此次在加入La的基礎上增加了Sr，發現晶粒細化效果比單加La有所提高。
將上述組分的不銹鋼經熔煉，澆注得到鑄錠，經鍛造或擠壓加工工藝后得到奧氏體不銹鋼工件，隨后進行催化滲碳處理，具體為首先將奧氏體不銹鋼工件進行去除表面鈍化膜處理；隨后配制催滲劑，具體為選擇碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)和氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)分別配制成第一溶液和第二溶液，加入分散劑和增稠劑，采用60～80℃水浴加熱，同時進行攪拌，攪拌時間20～30min，隨后加入凹凸棒土或活性炭，繼續攪拌60～120min，使其充分混合吸附后緩慢加熱，直到乙醇蒸發完畢，得到分別負載有第一催滲劑和第二催滲劑的無機多孔載體。
1)將奧氏體不銹鋼放入滲碳爐中，抽真空到10-3Pa；
2)通入滲碳氣體，加熱滲碳爐開始滲碳處理，滲碳氣體在分解爐首先經加熱，隨后經第一管路，并通過第一管路內的第一催滲劑進入滲碳爐，加熱到480℃-520℃，保溫1-3小時；
3)降溫到390℃-410℃，關閉第一管路，滲碳氣體通過第二管路內的第二催滲劑進入滲碳爐，保溫8-12小時；
4)隨后再次對滲碳爐抽真空，充N2保護并在320℃-350℃保溫24小時，完成滲碳處理，并對奧氏體不銹鋼工件進行淬火熱處理。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。