CN117210784A - 一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热处理技术领域的一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，包括以下步骤：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；步骤二：将炉内温度升至800±10℃后通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；步骤三：保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气并升温至900±10℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除。本发明氰化温度高，渗层深度能达到0.2～0.5mm，并使得渗层的均匀性≤±0.05mm，不仅能够保证薄壁零件表面硬度，还不会导致薄壁零件脆性大，能够有效提高在腐蚀性的或潮湿的环境下工作、在180℃以上温度下工作、水中或湿空气中工作的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，特别是涉及一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法。
背景技术
有些燃调产品活门设计要求1Cr17Ni2不锈钢氰化处理渗层达到0.2～0.5mm，渗层表面硬度HRC≥55，因不锈钢含Cr量较高，特别是1Cr17Ni2高达17％，由于Cr、Ni与空气接触，极易在钢件表面形成一层致密的钝化膜，阻碍C、N原子的渗入，传统氰化方法很难获得渗层，合格率不足30％；
氰化过程具有速度快，淬透性好、耐磨、耐腐蚀、抗咬合、疲劳强度高等优点，针对那些工作环境比较恶劣的，例如：在腐蚀性的或潮湿的环境下工作，或者在180℃以上温度下工作等，需要采用不锈钢件来适用这种恶劣的工作环境，以提高制件的使用寿命，如果制件在水中或湿空气中工作，又要求表面耐磨性好和低的线膨胀系数，为此我们提供了一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，根据电解气相催渗理论由氨气分解的产物产生氢气，氢气能与不锈钢钝化膜反应，可以将钝化膜中的氧夺取出来，从而破坏了表面钝化膜，同时所产生的废气可通过直接燃烧后排入大气中，不会对环境造成污染，此举消除了传统氯化较去除钝化膜带来的各种弊病，通过在传统渗碳工艺基础上通入一定比例的氨气，有效破除了不锈钢表面钝化膜，且能提供一定量的N原子，可以达到C、N共渗的功效，使得活门零件各项性能指标均满足产品设计要求，一次交检合格率达到了94％。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；
步骤二：将炉内温度升至800±10℃后通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；
步骤三：保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气并升温至900±10℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除；
步骤四：继续保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，按照升温速率≤6℃/min减少热应力预防薄壁零件变形，升温至950±10℃，在升温过程中控制炉内碳势浓度为0.85±0.05％，到温后控制炉内碳势浓度为1.15±0.05％，随后保温3±0.5h；
步骤五：停止通入氨气，控制碳势浓度为0.85±0.05％，在950±10℃温度下保温20±5min；
步骤六：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行预冷至880±10℃，在预冷过程中控制炉内碳势浓度为0.85±0.05％；
步骤七：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行油淬，搅拌淬火油，油淬时间控制≥10min，直到1Cr17Ni2不锈钢零件温度达到室温；
步骤八：将室温的1Cr17Ni2不锈钢零件进行低温回火，回火温度设定为160±10℃，保温2～2.5h后，在自然条件下进行空冷。
优选的，所述控制碳势浓度的方式为加入煤油。
优选的，清洗1Cr17Ni2不锈钢零件的步骤为：
S1：将Cr17Ni2不锈钢零件在50℃的环境下用超声波清洗15±1min；
S2：将1Cr17Ni2不锈钢零件用冷水冲洗2±1min；
S3：将1Cr17Ni2不锈钢零件用70℃的热水冲洗3±1min；
S4：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干
S5：将1Cr17Ni2不锈钢零件用碳氢超声波清洗15±1min；
S6：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干。
优选的，选用120目氧化铝粉作为吹砂介质，在吹砂压力0.3±0.05MPa的情况下对1Cr17Ni2不锈钢零件进行吹砂处理。
优选的，所述吹砂与装炉内时间间隔小于1h。
有益效果在于：
1、本发明氰化温度高，渗层深度能达到0.2～0.5mm，并使得渗层的均匀性≤±0.05mm，不仅能够保证薄壁零件(壁厚不大于2mm)表面硬度，还不会导致薄壁零件脆性大，能够有效提高在腐蚀性的或潮湿的环境下工作、在180℃以上温度下工作、水中或湿空气中工作的使用寿命；
2、由于炉内升温速率的控制，有效减少1Cr17Ni2不锈钢零件的热应力，并结合预冷工艺，使得1Cr17Ni2不锈钢零件在950±10℃的范围内渗碳后，预冷以及低温回火并冷却后，几乎不会出现裂纹；
3、由于氰化温度高，有效降低氰化时间，同时采用控制炉内升温速率及预冷工艺和低温回火工艺，保证了1Cr17Ni2不锈钢零件渗层深度达到燃调产品活门设计要求。
本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的氰化工艺曲线图；
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；
根据需要，清洗1Cr17Ni2不锈钢零件的步骤为：
S1：将Cr17Ni2不锈钢零件在50℃的环境下用超声波清洗15±1min；
S2：将1Cr17Ni2不锈钢零件用冷水冲洗2±1min；
S3：将1Cr17Ni2不锈钢零件用70℃的热水冲洗3±1min；
S4：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干
S5：将1Cr17Ni2不锈钢零件用碳氢超声波清洗15±1min；
S6：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干。
根据需要，选用120目氧化铝粉作为吹砂介质，在吹砂压力0.3±0.05MPa的情况下对1Cr17Ni2不锈钢零件进行吹砂处理。
根据需要，所述吹砂与装炉内时间间隔小于1h。
需要注意的是，将1Cr17Ni2不锈钢零件装炉之间，需要对炉腔温度进行预热处理，优选的，炉腔温度预热至800±10℃。
需要注意的是：将1Cr17Ni2不锈钢零件装炉时，不能赤手触摸1Cr17Ni2不锈钢零件，优选的，应穿戴洁净白纱手套，并将1Cr17Ni2不锈钢零件单层摆放至炉内；也就是说，作业人员穿戴洁净白纱手套，把将1Cr17Ni2不锈钢零件放入料架上，然后借助其他设备把料架放至炉内。
步骤二：将炉内温度升至800±10℃后通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；
步骤三：保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气并升温至900±10℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除；
步骤四：继续保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，按照升温速率≤6℃/min，升温至950±10℃，在升温过程中控制碳势浓度为0.85±0.05％，升温后控制碳势浓度为1.15±0.05％，随后保温3±0.5h；
优选的，通过向1Cr17Ni2不锈钢零件滴入煤油的方式控制碳势浓度。
步骤五：停止通入氨气，控制碳势浓度为0.85±0.05％，在950±10℃温度下保温20min；
步骤六：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行预冷，具体操作为：将炉子加热关闭并随炉冷至880±10℃，在预冷过程中控制炉内碳势浓度为0.85±0.05％；
步骤七：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行油淬，搅拌淬火油，油淬时间控制≥10min，直到1Cr17Ni2不锈钢零件温度达到室温；
步骤八：将室温的1Cr17Ni2不锈钢零件进行低温回火，回火温度设定为160±10℃，保温2～2.5h后，在自然条件下进行空冷。
在其中一实例中：以下步骤：
步骤一：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；
根据需要，清洗1Cr17Ni2不锈钢零件的步骤为：
S1：将Cr17Ni2不锈钢零件在50℃的环境下用超声波清洗15min；
S2：将1Cr17Ni2不锈钢零件用冷水冲洗2min；
S3：将1Cr17Ni2不锈钢零件用70℃的热水冲洗3min；
S4：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干
S5：将1Cr17Ni2不锈钢零件用碳氢超声波清洗15min；
S6：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干。
根据需要，选用120目氧化铝粉作为吹砂介质，在吹砂压力0.3MPa的情况下对1Cr17Ni2不锈钢零件进行吹砂处理。
根据需要，所述吹砂与装炉内时间间隔为0.4h。
步骤二：将炉内温度升至800℃后通入压力为0.3MPa，流量为12L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；
步骤三：保持通入压力为0.3MPa，流量为12L/min的氨气并升温至900℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除；
步骤四：继续保持通入压力为0.3MPa，流量为12L/min的氨气，按照升温速率为6℃/min，升温至950℃，在升温过程中控制碳势浓度为0.85％，升温后控制碳势浓度为1.15％，随后保温3h；
优选的，通过向1Cr17Ni2不锈钢零件滴入煤油的方式控制碳势浓度。
步骤五：停止通入氨气，控制碳势浓度为0.85％，在950℃温度下保温20min；
步骤六：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行预冷，具体操作为：将炉子加热关闭并随炉冷至880℃，在预冷过程中控制炉内碳势浓度为0.85％；
步骤七：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行油淬，搅拌淬火油，油淬时间控制为11min，直到1Cr17Ni2不锈钢零件温度达到室温；
步骤八：将室温的1Cr17Ni2不锈钢零件进行低温回火，回火温度设定为160℃，保温2h后，空冷。
在另一实例中：包括以下步骤：
步骤一：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；
根据需要，清洗1Cr17Ni2不锈钢零件的步骤为：
S1：将Cr17Ni2不锈钢零件在50℃的环境下用超声波清洗14.5min；
S2：将1Cr17Ni2不锈钢零件用冷水冲洗1.6min；
S3：将1Cr17Ni2不锈钢零件用70℃的热水冲洗2.6min；
S4：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干
S5：将1Cr17Ni2不锈钢零件用碳氢超声波清洗15min；
S6：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干。
根据需要，选用120目氧化铝粉作为吹砂介质，在吹砂压力0.32MPa的情况下对1Cr17Ni2不锈钢零件进行吹砂处理。
根据需要，所述吹砂与装炉内时间间隔为0.7h。
步骤二：将炉内温度升至800℃后通入压力为0.32MPa，流量为12.4L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；
步骤三：保持通入压力为0.32MPa，流量为12.4L/min的氨气并升温至900℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除；
步骤四：继续保持通入压力为0.32MPa，流量为12.4L/min的氨气，按照升温速率为5℃/min，升温至960℃，在升温过程中控制碳势浓度为0.85％，升温后控制碳势浓度为1.15％，随后保温2.8h；
优选的，通过向1Cr17Ni2不锈钢零件滴入煤油的方式控制碳势浓度。
步骤五：停止通入氨气，控制碳势浓度为0.85％，在960℃温度下保温20min；
步骤六：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行预冷，体操作为：将炉子加热关闭并随炉冷至875℃，在预冷过程中控制炉内碳势浓度为0.85％；
步骤七：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行油淬，搅拌淬火油，油淬时间控制为10min，直到1Cr17Ni2不锈钢零件温度达到室温；
步骤八：将室温的1Cr17Ni2不锈钢零件进行低温回火，回火温度设定为165℃，保温2.5h后，在自然条件下进行空冷。
在其他实例中，步骤四中的升温速率还可以为5.5℃/min、5.8℃/min，升温至940℃、945℃等，优选的，为减少升温时间，一般情况下升温速率应不小4℃/min。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (5)
1.一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行清洗，并吹砂后装炉；
步骤二：将炉内温度升至800±10℃后通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，迅速将炉内空气排净；
步骤三：保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气并升温至900±10℃，使得1Cr17Ni2不锈钢零件钝化膜去除；
步骤四：继续保持通入压力为0.3±0.05MPa，流量为12±1L/min的氨气，按照升温速率≤6℃/min减少热应力预防薄壁零件变形，升温至950±10℃，在升温过程中控制炉内碳势浓度为0.85±0.05％，到温后控制炉内碳势浓度为1.15±0.05％，随后保温3±0.5h；
步骤五：停止通入氨气，控制碳势浓度为0.85±0.05％，在950±10℃温度下保温20±5min；
步骤六：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行预冷至880±10℃，在预冷过程中控制炉内碳势浓度为0.85±0.05％；
步骤七：将1Cr17Ni2不锈钢零件进行油淬，搅拌淬火油，油淬时间控制≥10min，直到1Cr17Ni2不锈钢零件温度达到室温；
步骤八：将室温的1Cr17Ni2不锈钢零件进行低温回火，回火温度设定为160±10℃，保温2～2.5h后，在自然条件下进行空冷。
2.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，其特征在于：所述控制碳势浓度的方式为加入煤油。
3.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，其特征在于：清洗1Cr17Ni2不锈钢零件的步骤为：
S1：将Cr17Ni2不锈钢零件在50℃的环境下用超声波清洗15±1min；
S2：将1Cr17Ni2不锈钢零件用冷水冲洗2±1min；
S3：将1Cr17Ni2不锈钢零件用70℃的热水冲洗3±1min；
S4：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干
S5：将1Cr17Ni2不锈钢零件用碳氢超声波清洗15±1min；
S6：将1Cr17Ni2不锈钢零件在80℃的环境下烘干。
4.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，其特征在于：选用120目氧化铝粉作为吹砂介质，在吹砂压力0.3±0.05MPa的情况下对1Cr17Ni2不锈钢零件进行吹砂处理。
5.根据权利要求1所述的一种1Cr17Ni2不锈钢氰化的工艺方法，其特征在于：所述吹砂与装炉内时间间隔小于1h。
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