CN111519129A - 一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转驱动表面软氮化化学热处理的实验方法技术领域的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，包括预处理待软氮化的回转驱动，所述预处理待软氮化的回转驱动的下一步为排出炉内空气，所述排出炉内空气的下一步为设定工艺参数保温，所述设定工艺参数保温的下一步为出炉油冷，所述出炉油冷的下一步为软氮化处理完成；原理是使共渗介质在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性极强的碳、氮原子；这些原子被回转驱动表面吸收，并通过扩散逐步渗入工件表层，从而获得以渗氮为主、渗碳为辅的氮碳共渗层；表面最外层的化合物层和次层的扩散层组织能显著提高回转驱动的表面硬度、耐磨性及抗疲劳强度等，从而满足工件的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转驱动表面软氮化化学热处理的实验方法，具体为一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法。
背景技术
材料表面化学热处理是指通过原子扩散、化学反应等方法使被处理材料表面成分、组织、形貌发生改变,从而使材料表面获得所需性能的热处理工艺。回转驱动作为一种动力传动零件，长期连续工作在高载荷、高转速环境下，材料表面的耐磨损性能及抗疲劳强度对工件的正常使用至关重要，因此需要进行表面强化处理，而化学热处理是常用的表面强化工艺。表面化学热处理的过程，就是将零件置于适当的介质中加热保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分和组织结构,如渗碳、氮化、渗硼等；
目前工业上广泛采用氮化方法处理回转驱动表面。氮化处理的操作如下：首先，在渗氮前清洗回转驱动表面；再将被处理的回转驱动至于渗氮炉内，封盖加热，排除炉内空气后升炉温至氮化温度(520-570℃之间)。氮化处理后的回转驱动可得高强度及高耐磨性的表层，但该方法生产周期长，按渗氮所需厚度须保温15～30h)，生产效率低。本发明通过低温氮碳共渗，对回转驱动表面进行软氮化处理，在提高材料表面硬度、耐磨性及抗疲劳强度的同时，能有效缩短加工时长，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，以解决上述背景技术中提出的本发明针对回转驱动零件氮化处理时间长，且表面层脆性较大的缺点，提出采用软氮化处理工艺对回转驱动进行表面热处理强化的实验方法的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，包括预处理待软氮化的回转驱动，所述预处理待软氮化的回转驱动的下一步为排出炉内空气，所述排出炉内空气的下一步为设定工艺参数保温，所述设定工艺参数保温的下一步为出炉油冷，所述出炉油冷的下一步为软氮化处理完成。
优选的，所述步骤3的中的炉温设置为570±10℃。
优选的，所述步骤3中乙醇流量为80～90滴/min所述氨气的流量500～550L/h。
优选的，所述步骤3中排气阀的开启时间为30min。
优选的，所述步骤4中乙醇流量为70～80滴/min，氨气流量为450～500L/h，氨气分解率为30％～40％。
一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，所述强化技术包括如下步骤：
步骤1：回转驱动试样选用42CrMo钢制成，坯料预先调质处理，获得均匀的回火索氏体组织；
步骤2：先后用汽油、碱水和清水清洗待处理试样表面，用于后续软氮化处理；
步骤3：设定炉温，待炉温升至设定温度，将待处理试样置于改进后的井式渗氮炉中，封好炉盖；通入氨气，滴入乙醇，此时增大氨气流量和乙醇滴入量，将排气阀完全打开，排出炉内空气；
步骤4：当炉内空气排至5％以下时，待炉温再升至软氮化温度，控制氨醇供量、配比，调节氨气分解率，确保能在炉内形成良好、稳定并不断更新的软氮化气氛，此时开始计算保温时间；
步骤5：保温结束后，停止滴入乙醇，通少量氨气至试样出炉；
步骤6：试样出炉后快速油冷，使其获得较高的渗层硬度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本方法采用气体软氮化法对回转驱动表面进行处理，共渗介质选用氨气滴注乙醇，原理是使共渗介质在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性极强的碳、氮原子；这些原子被回转驱动表面吸收，并通过扩散逐步渗入工件表层，从而获得以渗氮为主、渗碳为辅的氮碳共渗层；工件经软氮化处理后，表面最外层的化合物层和次层的扩散层组织能显著提高回转驱动的表面硬度、耐磨性及抗疲劳强度等，从而满足工件的使用需求。
1、经软氮化方法处理后的回转驱动表面显微硬度可达到700HV以上，渗层厚度可达到0.4mm左右(见图一)，与氮化处理后硬度相近，且因软氮化后表层无脆性ε相，渗层具有一定韧性，满足回转驱动的使用要求；
2、软氮化处理相比氮化处理，大大缩短了生产周期，极大地节约了生产成本；
3、本发明采用的气体软氮化方法操作简便，易实现机械化、自动化，处理质量稳定，且工艺不受钢种限制。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明具体实施方式的工艺曲线图；
图3为本发明对回转驱动进行表面软氮化后表层硬度的分布曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，包括预处理待软氮化的回转驱动，所述预处理待软氮化的回转驱动的下一步为排出炉内空气，所述排出炉内空气的下一步为设定工艺参数保温，所述设定工艺参数保温的下一步为出炉油冷，所述出炉油冷的下一步为软氮化处理完成。
其中，所述步骤3的中的炉温设置为570±10℃；所述步骤3中乙醇流量为80～90滴/min所述氨气的流量500～550L/h；所述步骤3中排气阀的开启时间为30min；所述步骤4中乙醇流量为70～80滴/min，氨气流量为450～500L/h，氨气分解率为30％～40％。
实施例：
步骤一：选用42CrMo钢制备回转驱动，坯料经粗加工—调质处理—精加工后，将待处理回转驱动先后用汽油、Na2CO3碱水和清水清洗干净，用于后续软氮化处理；
步骤二：设定炉温为570±10℃，开始加热，待炉温升至570±10℃，将待处理试样放入改造后的井式渗氮炉内，封好炉盖，进入排气工序；
步骤三：打开乙醇开关，流量约计80～90滴/min，并打开氨气阀，流量约500～550L/h；将排气阀完全打开，排出炉内空气，排气约持续30min，使炉内空气降至约5％以下；
步骤四：因排气过程使炉温略有下降，待炉温再次升至570±10℃，保温5min,在排气口点燃气体；控制乙醇流量约计70～80滴/min，氨气流量约450～500L/h，调节氨气分解率为30％～40％；此时乙醇、氨气流量保持不变，确保炉内形成良好、稳定并不断更新的软氮化气氛；开始进入软氮化阶段，记录保温时间，保温约4h，可得到较理想的化合物层；
步骤五：保温结束后，停止滴入乙醇，通少量氨气至试样出炉，试样出炉后快速油冷；共渗后快冷可获得过饱和固溶体，造成试样表面残余压应力，使得试样获得较高的耐磨性和冲击韧性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：包括预处理待软氮化的回转驱动，所述预处理待软氮化的回转驱动的下一步为排出炉内空气，所述排出炉内空气的下一步为设定工艺参数保温，所述设定工艺参数保温的下一步为出炉油冷，所述出炉油冷的下一步为软氮化处理完成。
2.根据权利要求1所述的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：所述强化技术包括如下步骤：
步骤1：回转驱动试样选用42CrMo钢制成，坯料预先调质处理，获得均匀的回火索氏体组织；
步骤2：先后用汽油、碱水和清水清洗待处理试样表面，用于后续软氮化处理；
步骤3：设定炉温，待炉温升至设定温度，将待处理试样置于改进后的井式渗氮炉中，封好炉盖；通入氨气，滴入乙醇，此时增大氨气流量和乙醇滴入量，将排气阀完全打开，排出炉内空气；
步骤4：当炉内空气排至5％以下时，待炉温再升至软氮化温度，控制氨醇供量、配比，调节氨气分解率，确保能在炉内形成良好、稳定并不断更新的软氮化气氛，此时开始计算保温时间；
步骤5：保温结束后，停止滴入乙醇，通少量氨气至试样出炉；
步骤6：试样出炉后快速油冷，使其获得较高的渗层硬度。
3.根据权利要求2所述的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：所述步骤3的中的炉温设置为570±10℃。
4.根据权利要求2所述的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：所述步骤3中乙醇流量为80～90滴/min所述氨气的流量500～550L/h。
5.根据权利要求2所述的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：所述步骤3中排气阀的开启时间为30min。
6.根据权利要求2所述的一种回转驱动的表面软氮化化学热处理强化方法，其特征在于：所述步骤4中乙醇流量为70～80滴/min，氨气流量为450～500L/h，氨气分解率为30％～40％。
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