專利名稱:金屬表面強化鹽浴熱處理工藝的制作方法
本發明屬鋼鐵件化學熱處理技術領域：
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自六十年代以來，國內、外逐漸發展了鋼的氮化、氰化及硫碳氮熱處理工藝。在這三種熱處理方法中，除氰化是在淬火加熱時進行外，其余兩種方法均是在鋼件淬回火后進行，整個熱處理過程分為預熱-固溶淬火-回火-軟氮化或硫碳氮共滲-水洗五個工序，而氰化則分為預熱-氰化淬火-水洗-回火四個工序。上述熱處理方法雖能提高鋼件壽命，但提高的幅度不大，而且還存在以下幾個主要問題熱處理工序較多，周期長，能源消耗也較大;常規的軟氮化及硫碳氮共滲均在調質之后進行，因此，對于要求HRC在55以上的鋼件，如冷作模具、碳素鋼、工具鋼等均不能應用;軟氮化及硫碳氮共滲時間過長，致使鋼件表面形成脆性白亮層，白亮層一旦形成，就使鋼件的使用壽命下降，若共滲時間過短，就會導致擴散層板薄，對使用壽命提高不大;廢水處理不僅需要較多的設備投資，而且要消耗大量食鹽。
本發明經計算機檢索專利及非專利文獻，國內、外尚無此種方法。在我國鐵道出版社出版的“鋼的化學熱處理”一書中，第339頁曾提到過美國發明了先氮化后淬、回火的NDVR法，但其氮化方法尚處于保密狀態。而本發明與NDVR法有以下幾點不同之處NDVR法包括氮化、淬、回
火三個工序，而本發明中的預熱、回火氮化只有淬、回火兩個工序，軟氮化是淬火預熱及回火中附帶產生，不是一個獨立工序;NDVR法的目的是為了提高鋼件硬度，本發明的目的主要是在同一工序及設備中起氮化及常規熱處理兩個作用，并能提高鋼件硬度;NDVR法不適用于鹽浴淬火，而本發明的預熱軟氮化適用于鹽浴淬火，也適用于其它設備的淬、回火;NDVR法的回火無氮化作用，而本發明的回火附帶有共滲作用。
為了提高鋼件的耐磨性能、耐疲勞性能及使用壽命，本發明在原有軟氮化、氰化及硫碳氮化熱處理工藝的基礎上，把傳統的中性鹽浴預熱處理改為活性鹽浴預熱。把中性鹽浴回火處理改為活性鹽浴處理，使在預熱及回火過程中實現軟氮化、硫碳氮共滲、碳氮氧共滲及碳氮硼共滲等作用。
采用軟氮化鹽浴預熱時，活性鹽浴成分配比為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2LiCl＝28∶28∶42∶2在溫度為520℃～580℃時，發生的主要反應如下
反應②、③、⑤、中所生成的活性C、N原子將溶于鋼件中。
采用硫碳氮共滲預熱時，活性鹽浴成分配比為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶Na2S∶LiCl＝28∶28∶42∶2∶1.5在溫度為550℃～590℃，預熱共滲時，除發生上述①至⑥反應外，還發生下述硫化反應
在鹽浴中加入1～2%的LiCl和Li2CO3有穩定鹽浴中CN-的作用，即能延緩下述兩個反應作用
反應(13)、(14)的強烈進行，將使CN-和CO＝3增加，這不僅增加了轉氰工序的負擔，而且鹽浴活性周期縮短。此外，鋰鹽的加入還有降低鹽浴溶點，使鹽浴上部及底部成分均勻。
CO(NH2)2和Na2S待其他混合成分熔化后，再慢慢加入，若CO(NH2)2與其它成分一同加入時會在化鹽過程中產生沸溢和損失。對于一個300公斤容量的鹽浴，集中加入尿素的時間約為15～20分，在這段時間內，需加一活動抽風罩，以防止氨氣污染車間。
對于要求淬火溫度為900℃以下的鋼件，淬火鹽浴的成分配比為NaCl∶KCl∶Na2CO3＝45∶45∶10對于要求淬火溫度為1000℃以上的鋼件，淬火鹽浴用100%BaCl2。
對于要求淬火溫度在900℃～1000℃內的鋼件，淬火鹽浴的配比為BaCl
∶NaCl＝4∶1對要求回火溫度在500℃～600℃間的鋼件，可采用與預熱相同的鹽浴，也可用預熱鹽浴作回火鹽浴，這樣的回火過程兼有回火及共滲雙重作用。
對于要求回火溫度在300℃～500℃間的鋼件，可用NaNO3∶NaNO2＝55∶45的鹽浴。回火溫度在300℃以下的鋼件，可用油浴。
對要求表面光潔度的鋼件，如鋸條，要嚴格控制預熱共滲的溫度時間。因為當預熱共滲溫度超過570℃時，淬火后工件將發黑。
本發明的最佳實施例附圖1為GCr15冷沖六角螺母模的熱處理工藝。按圖1中a的常規熱處理，能生產300-400件就失效，失效方式為刃口崩裂。改用圖1中b的硫碳氮共滲預熱熱處理工藝，回火后HRC為57～58，使用壽命為1500～1800件，比原工藝提高4～6倍。
附圖2為T10鋼手工鋸條的熱處理工藝，用NaCN鹽浴淬火，平均切削壽命是5～8片(樣品為φ25mm調質鋼，HRA＝60～63)按圖2中a的工藝，加603鹽浴淬火，切削壽命2.5～4片，按圖2中b的預熱軟氮化淬回火，切削壽命為8～16片，為NaCN淬火的兩倍，為603淬火的四倍。
本發明與常規軟氮化、常規C-N-S共滲相比，具有顯著的優點縮短了工序，節約了能源及其他消耗;對于要求HRC在55以上的各種產品(如各種模具、刀具及工具)，從不能化學熱處理變為可化學熱處理，硬度穩定;消除了脆性白亮層，工件的使用壽命能顯著提高;洗水及廢氣廢渣的排放達到環保要求。
權利要求
1.一種金屬表面強化鹽浴熱處理工藝，其特征在于把常規的空氣或中性鹽浴預熱改為活性鹽浴預熱，把常規的中性鹽浴回火改為活性鹽浴回火，它包括預熱回火鹽浴軟氮化、預熱回火鹽浴C-N-S共滲、預熱回火鹽浴C-N-O及N-O共滲、預熱C-N-B共滲及回火滲硫六種工藝。
2.由權利要求
1所述的鹽浴熱處理工藝，其特征在于軟氮化活性鹽浴成分配料比例為Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶42 Na2CO3∶KCl∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶42∶2，S-C-N化活性鹽浴成分配料比例為Na2CO3∶KCl∶Na2S∶CO(NH2)2∶LiCl＝28∶28∶41∶2∶1.5
3.由權利要求
1和2所述的鹽浴熱處理工藝，其特征在于所說的CO(NH2)2、Na2S待Na2CO3、KCl及LiCl三種成分溶化后分別單獨加入。
4.由權利要求
1、2、3所述的鹽浴熱處理工藝、其特征在于在處理要求光潔度的鋼件時，要控制溫度在570℃以下。
專利摘要
一種金屬表面強化鹽浴熱處理工藝。它把常規的空氣預熱或中性鹽浴預熱改為活性鹽浴預熱，把常規的中性鹽浴回火改為活性鹽浴回火，使共滲與預熱回火同時進行。
文檔編號C21D1/34GK85103190SQ85103190
公開日1986年1月10日 申請日期1985年4月22日
發明者王飆 申請人:云南工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan