稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法
【專利說明】稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及的是一種添加稀土催滲劑的預氧化軟氮化新技術，適用于金屬表面的化學熱處理，具體涉及一種稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法。
【背景技術】
[0003]所謂化學催滲基本是利用一定的化學反應活化被滲工件表面，改善爐氣質量。對于一般的化學催滲技術而言，其重點是改變了爐氣的組成或質量，加速了界面反應的活性，但不能使被滲鋼基體的內在組織狀態發生改變。而且在常規氮化中很容易產生脈狀組織，氮化物容易沿晶界積累，一旦表面硬度提高，往往可能使脆性增高。

【發明內容】

[0004]針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在于提供一種稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，工藝方法簡單，易于掌握，稀土原料來源廣泛，經濟效益顯著。
[0005]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其工藝步驟為:在90kW的井式氣體滲碳爐內450°C條件下預氧化0.5小時，然后加熱升溫至570°C進行軟氮化工藝處理:通過稀土催滲劑混合液滴注裝置向爐內滴入稀土催滲劑8ml/min及氨氣12ml/min,維持爐內蘭10Pa,約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間。
[0006]所述的稀土催滲劑混合液為I升甲醇溶液里加入8克稀土鈰(Ce)的化合物攪拌均勻待用。
[0007]所述的預氧化工藝流程為:將工件裝箱一清洗一裝爐一預氧化處理(在450°C條件下，通入?10升/小時的空氣，保溫0.5小時)-預氧化工藝結束。
[0008]所述的軟氮化工藝流程為:預氧化工藝結束一升溫至570°C—通過滴注系統向爐內通入稀土催滲劑及氨氣，維持1mm水柱正壓力，約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間一出爐一油中冷卻一產品檢驗。
[0009]所述的混合液滴注裝置包括調節閥殼體1、調節閥調速軸2、調節閥螺母蓋3、調節閥接頭4、密封圈5、調節閥殼體6、綜合滴頭7、第一連接套8、冷卻管9和第二連接套10，冷卻管9兩端分別連接有第一連接套8和第二連接套10，第一連接套8通過密封圈5與綜合滴頭7相連，綜合滴頭7通過密封圈5和調節閥殼體6相連，調節閥調速軸2穿設在調節閥殼體6中，且調節閥調速軸2外部設置有調節閥殼體I，調節閥殼體I外端旋接有調節閥螺母蓋3，調節閥殼體I內端與調節閥殼體6通過錫焊緊固，調節閥殼體I上還設置有調節閥接頭4。
[0010]本發明與常規軟氮化比較，滲速明顯加快，可將軟氮化時間縮短80?120% ;工件表面硬度相對提高5 O?2 O O H V，耐磨性，抗腐蝕能力，金相組織有不同程度改善，滲層硬度分布平緩，滲層脆性降低，零件壽命提高I?2倍。同時，本發明工藝方法簡單，易于掌握，稀土原料來源廣泛，因此，經濟效益顯著。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明；
圖1為本發明中的混合液滴注裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0013]參照圖1，本【具體實施方式】采用以下技術方案:稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其工藝步驟為:在90kW的井式氣體滲碳爐內450°C條件下預氧化0.5小時，然后加熱升溫至570°C進行軟氮化工藝處理:通過稀土催滲劑混合液滴注裝置向爐內滴入稀土催滲劑8ml/min及氨氣12ml/min,維持爐內蘭10Pa,約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間。
[0014]所述的稀土催滲劑混合液為I升甲醇溶液里加入8克稀土鈰(Ce)的化合物攪拌均勻待用。
[0015]所述的預氧化工藝流程為:將工件裝箱一清洗一裝爐一預氧化處理(在450°C條件下，通入?10升/小時的空氣，保溫0.5小時)-預氧化工藝結束。
[0016]所述的軟氮化工藝流程為:預氧化工藝結束一升溫至570°C—通過滴注系統向爐內通入稀土催滲劑及氨氣，維持1mm水柱正壓力，約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間一出爐一油中冷卻一產品檢驗。
[0017]所述的混合液滴注裝置包括調節閥殼體1、調節閥調速軸2、調節閥螺母蓋3、調節閥接頭4、密封圈5、調節閥殼體6、綜合滴頭7、第一連接套8、冷卻管9和第二連接套10，冷卻管9兩端分別連接有第一連接套8和第二連接套10，第一連接套8通過密封圈5與綜合滴頭7相連，綜合滴頭7通過密封圈5和調節閥殼體6相連，調節閥調速軸2穿設在調節閥殼體6中，且調節閥調速軸2外部設置有調節閥殼體I，調節閥殼體I外端旋接有調節閥螺母蓋3，調節閥殼體I內端與調節閥殼體6通過錫焊緊固，調節閥殼體I上還設置有調節閥接頭4。
[0018]本【具體實施方式】的催滲劑為含鈰的稀土。由于稀土無素具有強烈的化學活性，可與氧、氫、氮作用形成相應的化合物，并能加快氮、氫化合物的分解，因此，在將工件裝入滲氮爐內后，前期先通過預氧化工藝，然后進行向爐內添加含有稀土催滲劑的軟氮化混合液，即可實現稀土催滲軟氮化工藝。
[0019]稀土氮化中由于稀土的滲入呈彌散不均勻分布，并成為間隙原子的陷阱，所以滲入的N成為形核核心，使N的分布也變的彌散，并且所產生的氮化物呈彌散的準球狀，這樣就避免了氮化物沿晶界的偏聚以及脈狀組織的產生，大大提高表面硬度，并且其脆性也保持在O— I級。
[0020]稀土催滲軟氮化對工藝的要求:
根據稀土預氧化軟氮化氮化的特點，可以將軟氮化溫度提高10 — 20°C，使之更有效的提聞滲速。
[0021]試驗證明應用預氧化加570°C溫度稀土軟氮化只能使滲速提高25— 50%，而將軟氮化溫度提高20°C后，可使滲速大幅度提高，例如45鋼軟氮化，要得到0.3mm的滲層，常規需要12小時時間，而采用預氧化及稀土軟氮化后僅用6小時即可完成，滲速提高100%以上。
[0022]在采用預氧化及稀土軟氮化時與常規軟氮化一樣有效的控制氮化氨分解率，在開始階段采用較高的氮勢(Np)，并隨之逐步降低。
[0023]本【具體實施方式】采用設備90kW的井式氣體滲碳爐、專用的密封系統、特制的稀土催滲劑混合液滴注系統及溫度控制智能儀表，進行了 20余爐次的試驗，確定了最佳稀土加入用量、最佳預氧化工藝溫度及軟氮化工藝溫度，;其試驗材料為45鋼，主要考察齒輪變形、催滲效果及組織控制。結果表明齒輪變形合格率由原來80%提高到99%，軟氮化時間縮短80?120%;工件表面硬度相對提高5 O?2 O Q H V，耐磨性，抗腐蝕能力，金相組織有不同程度改善，滲層硬度分布平緩，滲層脆性降低，零件壽命提高I?2倍。
[0024]本【具體實施方式】工藝方法簡單，易于掌握，稀土原料來源廣泛，經濟效益顯著。
[0025]1、稀土的參與軟氮化可以有效改善爐氣質量，提高界面反應活性，具有與其它催滲劑同樣的催滲效應。
[0026]2、稀土最重要的催滲作用在于可以與碳、氮等間隙元素形成共滲，并使得被滲基體缺陷密度增殖。這一特性是一般催滲技術難以實現的。
[0027]3、缺陷密度增殖可以導致滲入系數與擴散系數提高，并使得間隙原子的滲入濃度增大、滲層硬度增加，其結果可以使滲速顯著提高。
[0028]4、由于稀土的滲入可以使所形成的碳化物或氮化物細化與彌散分布，從而使滲層組織細化或超細化，使滲層性能大幅度提高，進而提高了產品的機械性能和使用壽命。
[0029]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其特征在于，其工藝步驟為:在90kW的井式氣體滲碳爐內450°C條件下預氧化0.5小時，然后加熱升溫至570°C進行軟氮化工藝處理:通過稀土催滲劑混合液滴注裝置向爐內滴入稀土催滲劑8ml/min及氨氣12ml/min,維持爐內3 10PaJ^ 3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間。
2.根據權利要求1所述的稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其特征在于，所述的稀土催滲劑混合液為I升甲醇溶液里加入8克稀土鈰的化合物攪拌均勻待用。
3.根據權利要求1所述的稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其特征在于，所述的預氧化工藝流程為:將工件裝箱一清洗一裝爐一預氧化處理一預氧化工藝結束。
4.根據權利要求1所述的稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其特征在于，所述的軟氮化工藝流程為:預氧化工藝結束一升溫至570°C—通過滴注系統向爐內通入稀土催滲劑及氨氣，維持1mm水柱正壓力，約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間一出爐一油中冷卻一產品檢驗。
5.根據權利要求1所述的稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，其特征在于，所述的混合液滴注裝置包括調節閥殼體(I)、調節閥調速軸(2)、調節閥螺母蓋(3)、調節閥接頭(4)、密封圈(5)、調節閥殼體￠)、綜合滴頭(7)、第一連接套(8)、冷卻管(9)和第二連接套(10)，冷卻管(9)兩端分別連接有第一連接套(8)和第二連接套(10)，第一連接套(8)通過密封圈(5)與綜合滴頭(7)相連，綜合滴頭(7)通過密封圈(5)和調節閥殼體(6)相連，調節閥調速軸(2)穿設在調節閥殼體￠)中，且調節閥調速軸(2)外部設置有調節閥殼體(I)，調節閥殼體(I)外端旋接有調節閥螺母蓋(3)，調節閥殼體(I)內端與調節閥殼體(6)通過錫焊緊固，調節閥殼體(I)上還設置有調節閥接頭(4)。
【專利摘要】本發明公開了一種稀土在預氧化軟氮化工藝中的應用方法，它涉及一種添加稀土催滲劑的預氧化軟氮化新技術。其工藝步驟為：在90kW的井式氣體滲碳爐內450℃條件下預氧化0.5小時，然后加熱升溫至570℃進行軟氮化工藝處理：通過稀土催滲劑混合液滴注裝置向爐內滴入稀土催滲劑8ml/min及氨氣12ml/min，維持爐內≧100Pa，約3小時后取樣判定處理工藝效果并確定結束工藝時間。本發明工藝方法簡單，易于掌握，稀土原料來源廣泛，經濟效益顯著。
【IPC分類】C23C8-16, C23C8-24, C23C8-34
【公開號】CN104789923
【申請號】CN201410023672
【發明人】楊祝清, 袁義剛, 蔡志軍
【申請人】廣東柳菱宏通實業有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月20日