一种氮化热处理金属的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属表面热处理加工，尤其涉及钢铁零件及模具氮化热处理工艺。
【背景技术】
[0002]热处理氮化是钢铁在520°C?570°C的温度条件下，在氨气+氮气或氨气+甲醇+氮气气氛中氮化和软氮化。近年来，在氮化和软氮化工艺上，有多种实施方式:例如说预先抽真空后充氨气，或氨气+甲醇氮化处理工艺；还有在先低真空加热，后脉冲充氨气进行氮化等工艺。现有的硬氮化技术，周期一般在24?28小时，氮化层达到0.2?0.3mm,渗氮过程中，氮势不易控制，由于氮势过高而形成脆相，导致机械零件的性能下降。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是提供一种金属热处理氮化工艺，不仅能减少工艺时间，而且钢铁经处理后可稳定地得到良好的氮化层组织，具有较佳的韧性和硬度。
[0004]本发明采用以下技术方案:一种金属热处理氮化工艺，其特征是在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的氧化膜，包括如下步骤:(1)对炉罐抽真空；(2)充氮气，均匀加热至520-570°C ； (3)在氮气气氛下充氧气。
[0005]渗氮过程的充气方式为脉冲式充气，炉罐内的温度是均匀的。随时保持零件或模具在均匀温度条件下，使其一直处于循环流动的气氛当中。这样一来，无论是加热或冷却传导，都能控制零件或模具在氮化处理过程中的形变，同时保证零件和模具在同一温度条件下，渗入金属的氮原子具有相同的扩散速率，使氮化层深结构组织均匀分布。
[0006]本发明具有氮化工件及模具渗速快、无盲孔深孔效应、氮化气氛极易控制的有益效果，质量稳定，脆性可达到O级。相对应普通气体氮化工艺，本发明缩短加工周期，简化了工艺，节约了能源，提高了产品质量。
【具体实施方式】
[0007]本发明通过以下步骤实施:⑴工件或模具预抽低真空< 10MPa ；⑵(排除影响氮化的气体后)充以纯氮气，在循环流动的氮气气氛中均匀加热至520-570°C ；(3)充以氧气，使金属表面预先形成均匀的活性氧化膜；(4)渗氮第一阶段，以1: 1(可调)的氨气-氮气比例进行真空脉冲式充气-抽气渗氮；(5)渗氮第二阶段，以1: 3(可调)的氨气-氮气比例进行真空脉冲式充气-抽气渗氮；(6)氮化过程结束后抽低真空< lOOMPa，在氮气气氛中强制冷却，冷却速度> 10°C /分钟；(7)冷却至低于100°C出炉。
[0008]在氮化处理过程中，充入的气体为一定的氨气和氮气，具体比例视不同钢种、不同阶段情况而定。在本实施例中，氮化过程分两阶段，第一阶段氨气-氮气比例为1: 1，第二阶段氨气-氮气比例为1: 3。冲入方式为可调脉冲式，通过设置频率或调整充气时间来达到调整脉冲宽度。需要保证的是每一次充入新气体前，炉内呈真空状态。这样给入的气氛是常量，在氨气-氮气分解过程中的条件一致，使氨气的分解率稳定，氮势稳定，渗氮速度快，能达到理想的渗氮层，氮化时间大大缩短。依“真空-脉冲式充气-真空-脉冲式充气”循环作业，可得到稳定的氮化组织，脆性O级，节约了能源、工效，提高了产品质量。
【主权项】
1.一种氮化热处理金属的工艺，其特征是在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的活性氧化膜，包括如下步骤:(1)对炉罐抽真空；(2)充纯氮气,在循环流动的氮气气氛中均匀加热至520-570°C ；(3)在氮气保护下充氧气。2.根据权利要求1所述的氮化工艺，其特征是:充氧气后气体成分为20%氧气和80%氮气。3.根据权利要求2所述的氮化工艺，其特征是:渗氮过程为充入包括氨气和氮气的混合气体，分两个阶段，第一阶段中氨气和氮气比例为1: 1，第二阶段中氨气和氮气比例为I: 304.根据权利要求3所述的氮化工艺，其特征是:所述渗氮过程的充气方式为脉冲式充气，每次充气前先抽真空。5.根据权利要求4所述的氮化工艺，其特征是:炉罐内的温度是均匀的。
【专利摘要】本发明公开了一种氮化热处理金属的工艺，其特征是在渗氮前先进行预氧化，使金属表面形成均匀的氧化膜，包括如下步骤：(1)对炉罐抽真空；(2)充氮气，均匀加热至520-570℃；(3)在氮气气氛下充氧气。本发明在氮化前，进行了预氧化处理，使金属表层形成了一层均匀的活性氧化膜。金属表面的活性氧化膜，是初始活性氮原子吸附的核，使活性氮能较高效率地吸附在金属的表面，加快了氮化的速度。因此当金属表面形成活性氧化膜后，氮化过程演变是非常稳定的。
【IPC分类】C23C8/24
【公开号】CN105200369
【申请号】CN201410284606
【发明人】高俊杰
【申请人】高俊杰
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月24日