一種通過鹽浴預(yù)氧化提高鹽浴滲氮效率的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種通過鹽浴預(yù)氧化提高鹽浴滲氮效率的方法，包括以下步驟：將原始態(tài)鋼加工切割成試樣；將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、烘干；將試樣放入氧化鹽浴中進(jìn)行預(yù)氧化；取出預(yù)氧化后的試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，鹽浴氮化。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果是：克服了常規(guī)鹽浴滲氮前采用空氣預(yù)氧化方法導(dǎo)致的滲氮效率較低且需要專門配置空氣加熱爐的不足；鹽浴預(yù)氧化的試樣表層形成氧化膜，鹽浴預(yù)氧化能顯著提高鹽浴滲氮的滲氮效率，提高滲層厚度；試樣表面從外到內(nèi)依次形成了致密的化合物層和擴(kuò)散層，能夠快速獲得需求的化合物層厚度；可采用低溫加熱獲得常規(guī)鹽浴滲氮同樣的滲氮層厚度，從而節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
在工程應(yīng)用中，離子滲氮是一種應(yīng)用較為廣泛的表面熱處理技術(shù)，該技術(shù)主要是通過陰極濺射產(chǎn)生活性的氮原子，在試樣表面富集且不斷向基體內(nèi)部擴(kuò)散，最終形成滲氮層。離子氮碳共滲則是在離子滲氮的基礎(chǔ)上，添加丙烷、甲烷或乙醇等進(jìn)行表面改性的一種熱處理技術(shù)，具有硬度高、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。在化學(xué)熱處理技術(shù)中，滲氮技術(shù)包含氣體滲氮、離子滲氮、鹽浴滲氮等。離子滲氮和鹽浴滲氮雖可以獲得一定厚度的滲氮層，但前者滲氮周期較長，設(shè)備資源利用率不高，而后者則容易對(duì)環(huán)境造成污染，具有一定的危害性。雖然相比于其他表面改性技術(shù)，離子氮碳共滲技術(shù)具有滲氮溫度較低、滲速較快、工件變形小以及無污染等優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)的離子氮碳共滲生產(chǎn)效率依然偏低，達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用中節(jié)能高效的生產(chǎn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是:基于上述問題，本專利技術(shù)提供。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是:，包括以下步驟:(I)將原始態(tài)鋼加工切割成試樣。原始態(tài)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的一種，優(yōu)選45鋼，試樣尺寸為1mm X 1 Omm X 1 Omnin(2)將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、烘干。調(diào)質(zhì)處理為先升溫至830°C保溫15min，水冷至室溫，再升溫至600°C保溫40min，空冷至室溫。打磨處理為將試樣分別用500#?2000#的SiC砂紙進(jìn)行打磨至鏡面，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗為試樣浸泡于無水乙醇中超聲波清洗15min。(3)將試樣放入氧化鹽浴中進(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為350°C，時(shí)間為30min。氧化鹽浴中按質(zhì)量百分比計(jì)，包括硝酸鹽62?80%，碳酸鹽11?19%和氫氧化鹽8?19%，氫氧化鹽為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種，硝酸鹽為硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或兩種，碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或兩種。(4)取出預(yù)氧化后的試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，鹽浴氮化，滲氮溫度為500?580 0C，滲氮時(shí)間30?150分鐘。(5)取出鹽浴氮化后的試樣進(jìn)行水冷，冷卻后采用DM1-3000M型光學(xué)金相顯微鏡觀察截面顯微組織，并測(cè)量化合物層厚度。本專利技術(shù)的有益效果是:(I)本專利技術(shù)鹽浴預(yù)氧化+鹽浴滲氮處理方法克服了常規(guī)鹽浴滲氮前采用空氣預(yù)氧化方法導(dǎo)致的滲氮效率較低且需要專門配置空氣加熱爐的不足；(2)通過鹽浴預(yù)氧化的方法，首先試樣表層形成一薄層厚度均勻的氧化膜，在隨后的鹽浴滲氮工藝過程中，氧化膜不斷的分解還原并與活性氮原子結(jié)合成氮化物，富集在表面;另一方面由于氧化物不斷地被還原形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，可以為活性氮原子的提供擴(kuò)散通道，增加了表面吸附活性氮原子機(jī)會(huì)，因此鹽浴預(yù)氧化能顯著提高鹽浴滲氮的滲氮效率，提高滲層厚度；(3)經(jīng)鹽浴預(yù)氧化+鹽浴滲氮工藝處理后的試樣表面從外到內(nèi)依次形成了致密的化合物層和擴(kuò)散層，同時(shí)相比于常規(guī)鹽浴滲氮工藝，本方法能夠快速獲得需求的化合物層厚度；(4)鹽浴預(yù)氧化+鹽浴滲氮處理方法可采用低溫加熱獲得常規(guī)鹽浴滲氮同樣的滲氮層厚度，從而節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。【附圖說明】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步說明。圖1是45鋼經(jīng)過常規(guī)鹽浴滲氮工藝560°C X 10min處理(即對(duì)比例I)后的滲層顯微組織圖；圖2是45鋼經(jīng)過鹽浴預(yù)氧化+鹽浴滲氮工藝560°C X 10min處理(即實(shí)施例)后的滲層顯微組織圖；圖3是45鋼經(jīng)過常規(guī)鹽浴滲氮工藝575°C X 10min處理(即對(duì)比例2)后的滲層顯微組織圖；圖4是45鋼在不同工藝條件下截面顯微硬度圖，其中為常規(guī)鹽浴滲氮工藝，其空氣預(yù)氧化工藝為3500C X 30min;PON為鹽浴預(yù)氧化+鹽浴滲氮工藝，其鹽浴預(yù)氧化工藝為350°C X 30mino【具體實(shí)施方式】現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本專利技術(shù)而不是對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步限定。實(shí)施例(I)將45鋼加工成尺寸為1mm X 1mmX 1mm的試樣；(2)將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，先升溫至830°C保溫15min，然后將樣品立即放入水中冷卻，再升溫至600°C保溫40min，取出空冷至室溫；(3)將試樣依次分別用500#?2000#的SiC砂紙進(jìn)行打磨至鏡面；(4)將試樣浸泡于無水乙醇中進(jìn)行超聲波清洗15min，從而去除表面油污及其他雜質(zhì)，吹干待用；(5)將試樣放入氧化鹽浴中進(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為350°C，時(shí)間為30min，氧化鹽浴中按質(zhì)量百分比計(jì)，包括硝酸鈉75 %，碳酸鈉15 %和氫氧化鈉10 %。(6)將氮化爐升溫至一定溫度進(jìn)行保溫，待坩禍內(nèi)氮化基鹽充分熔化后，升溫至氮化溫度；(7)預(yù)氧化完成后，取出試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，密封加熱，滲氮溫度為560°C，滲氮時(shí)間100分鐘；(8)鹽浴氮化完成后取出試樣進(jìn)行水冷，冷卻后采用DM1-3000M型光學(xué)金相顯微鏡觀察截面顯微組織，并測(cè)量化合物層厚度。滲層顯微組織圖見圖2。對(duì)比例I(I)將45鋼加工成尺寸為1mm X 1mmX 1mm的試樣；(2)將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，先升溫至830°C保溫15min，然后將樣品立即放入水中冷卻，再升溫至600°C保溫40min，取出空冷至室溫；(3)將試樣依次分別用500#?2000#的SiC砂紙進(jìn)行打磨至鏡面；(4)將試樣浸泡于無水乙醇中進(jìn)行超聲波清洗15min，從而去除表面油污及其他雜質(zhì)，吹干待用；(5)將試樣放入空氣爐中進(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為350°C，時(shí)間為30min;(6)將氮化爐升溫至一定溫度進(jìn)行保溫，待坩禍內(nèi)氮化基鹽充分熔化后，升溫至氮化溫度；(7)預(yù)氧化完成后，取出試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，密封加熱，滲氮溫度為560°C，滲氮時(shí)間100分鐘；(8)鹽浴氮化完成后取出試樣進(jìn)行水冷，冷卻后采用DM1-3000M型光學(xué)金相顯微鏡觀察截面顯微組織，并測(cè)量化合物層厚度。滲層顯微組織圖見圖1。對(duì)比例2與對(duì)比例I相比，步驟(7)中滲氮溫度為575°C，其余步驟均與對(duì)比例I相同。滲層顯微組織圖見圖3。對(duì)比圖1和圖2可以看出，在相同的鹽浴滲氮溫度和時(shí)間的條件下，經(jīng)過350°CX30min鹽浴預(yù)氧化工藝處理后化合物層的厚度從常規(guī)鹽浴滲氮工藝的12.5μπι增加到18.3μm。此外，對(duì)比圖2和圖3可以看出，在相同的鹽浴滲氮時(shí)間條件下，鹽浴預(yù)氧化在氮化溫度為560°C時(shí)獲得的化合物層厚度仍然要大于經(jīng)575°C常規(guī)鹽浴滲氮工藝處理后的化合物層厚度，這表明鹽浴預(yù)氧化能顯著降低鹽浴滲氮的溫度，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。從圖4中可以看出，在相同的工藝參數(shù)條件下，經(jīng)鹽浴預(yù)氧化工藝處理后45鋼具有更高的截面硬度，同時(shí)有效硬化層(高于基體50HV0.01)厚度更高。以上述依據(jù)本專利技術(shù)的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)專利技術(shù)技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)專利技術(shù)的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。【主權(quán)項(xiàng)】1.，其特征是:包括以下步驟: (1)將原始態(tài)鋼加工切割成試樣； (2)將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、烘干； (3)將試樣放入氧化鹽浴中進(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為350°C，時(shí)間為30min; (4)取出預(yù)氧化后的試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，鹽浴氮化，滲氮溫度為500?580°C，滲氮時(shí)間30?150分鐘； 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種通過鹽浴預(yù)氧化提高鹽浴滲氮效率的方法，其特征是：包括以下步驟：(1)將原始態(tài)鋼加工切割成試樣；(2)將試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、烘干；(3)將試樣放入氧化鹽浴中進(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為350℃，時(shí)間為30min；(4)取出預(yù)氧化后的試樣放入裝有鹽浴的氮化爐中，鹽浴氮化，滲氮溫度為500～580℃，滲氮時(shí)間30～150分鐘；(5)取出鹽浴氮化后的試樣進(jìn)行水冷，冷卻后采用DMI?3000M型光學(xué)金相顯微鏡觀察截面顯微組織，并測(cè)量化合物層厚度。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡靜，戴明陽，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32