[go: up one dir, main page]

CN112301308A - 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件 - Google Patents

碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件 Download PDF

Info

Publication number
CN112301308A
CN112301308A CN202011213313.7A CN202011213313A CN112301308A CN 112301308 A CN112301308 A CN 112301308A CN 202011213313 A CN202011213313 A CN 202011213313A CN 112301308 A CN112301308 A CN 112301308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat treatment
carbonitriding
gas
stage
quenching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011213313.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王琴
史有森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Fengdong Heat Treatment And Surface Modification Engineering Technology Research Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Fengdong Heat Treatment And Surface Modification Engineering Technology Research Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Fengdong Heat Treatment And Surface Modification Engineering Technology Research Co ltd filed Critical Jiangsu Fengdong Heat Treatment And Surface Modification Engineering Technology Research Co ltd
Priority to CN202011213313.7A priority Critical patent/CN112301308A/zh
Publication of CN112301308A publication Critical patent/CN112301308A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/28Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
    • C23C8/30Carbo-nitriding
    • C23C8/32Carbo-nitriding of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明提供了一种碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件,涉及热处理加工技术领域,上述热处理方法通过利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气,以调节热处理气氛的碳势;所述RX吸热式气体,按体积百分比计,包括以下气体:CO 20.5%、H241%、N238.5%。使用上述RX吸热式气体作为反应气体,能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度;同时,本申请热处理方法相对于现有的以甲醇滴注裂解气作为载气、添加富化气和平衡空气的碳氮共渗热处理方法具有更好的经济性。

Description

碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件
技术领域
本发明涉及热处理加工技术领域,尤其是涉及一种碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件。
背景技术
在渗碳热处理(碳氮共渗)过程中,当渗碳炉气中的O2、H2O、CO2等氧化性气体含量较高或零件表面有严重氧化皮时,在渗碳热处理过程中,在最外表面形成氧化物。接着在氧沿晶界扩散的同时,晶粒内的Cr、Si和Mn向晶界的氧扩散,并在晶界上形成氧化物(一般把晶内氧化和晶界氧化统称为内氧化),同时使氧化物附近的基体中碳和合金元素贫化,使该层附近的淬透性下降,从而形成的托氏体类组织,这些组织有初生铁素体,初生屈氏体(连成一片称黑带,未连成一片称黑网),部分钢种出现贝氏体,它们均称为非马氏体组织。
非马氏体组织的产生会使经渗碳热处理或碳氮共渗热处理零件的表面硬度、耐磨性下降,零件表面有益的残余压应力减小,甚至表面形成残余拉应力,导致零件的疲劳强度下降,使用寿命降低。
因此,研究开发出一种渗碳热处理工艺,以减少渗碳热处理过程中零件表面氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度,变得十分必要和迫切。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种碳氮共渗热处理方法,上述碳氮共渗热处理方法能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度。
本发明的第二目的在于提供一种由上述碳氮共渗热处理方法制备得到的合金零件。
本发明提供的一种碳氮共渗热处理方法,所述热处理方法利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气,以调节热处理气氛的碳势;
所述RX吸热式气体,按体积百分比计,包括以下气体:CO 20.5%、H2 41%、N238.5%。
进一步的,所述富化气包括甲烷、丙烷、煤油、丙酮和丙烯中的一种,优选为丙烷。
进一步的,所述热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;
所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;
所述热处理过程中RX吸热式气体的流量为10~15m3/h,优选为13m3/h。
进一步的,所述方法包括以下步骤:
提供待处理零件,将待处理零件置于热处理炉中,加热至920~940℃进行碳氮共渗,得到碳氮共渗后的零件;
所述碳氮共渗包括依次进行的阶段A和阶段B,其中:阶段A的热处理气氛碳势为1.1%~1.2%,处理时间为245~255min;阶段B的热处理气氛碳势为0.75%,处理时间为225~235min。
进一步的,所述热处理方法还包括淬火和回火的步骤。
进一步的,所述淬火的步骤为:将碳氮共渗后的零件在830~850℃,热处理气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
优选地,所述淬火介质为50~70℃的淬火油,优选为尚可仕牌2080型快油;
优选地,所述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35~38秒。
进一步的,所述回火的步骤为:将淬火后的零件清洗干净后直接回火,在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到零件。
进一步的,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,将待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为245~255min;
阶段B的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为245~255min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在830~850℃,反应气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气进行调节,其中:
所述热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中RX吸热式气体的流量为10~15m3/h,优选为13m3/h。
本发明提供的一种合金零件,所述合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到;
优选地,所述合金零件为汽车变速箱零件。
进一步的,所述合金零件的晶界氧化深度为10~20微米;
所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度:698~705HV1;锥面心部硬度:36.0HRC;锥面-A1有效硬化层:CHD550HV1=1.250mm。
所述合金零件的渗层的金相结构为表面马氏体组织3级,残余奥氏体组织:3级,碳化物1级,判定标准《钢件渗碳淬火回火金相检验GB/T25744-2010》。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供的碳氮共渗热处理方法,该热处理方法通过利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气,以调节热处理气氛的碳势;所述RX吸热式气体中包含氮气、氢气和一氧化碳气。上述热处理方法将燃料气天然气按一定比例与空气混合后通入气体发生器进行加热,在触媒的作用下经吸热而产生RX吸热式气体,使用上述RX吸热式气体作为反应气体,能够有效减少了热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度;同时,本申请热处理方法相对于现有的碳甲醇滴加的碳氮共渗热处理方法具有更好的经济性,20m3/L可供7台1吨设备使用。
本发明提供的合金零件,该合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到,上述合金零件具有表面硬度高,耐磨性和抗疲劳性强的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实验例1提供的实施例4工艺优化前热处理零件的晶界氧化图;
图2为本发明实验例1提供的实施例4热处理工艺后零件的界面氧化图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
根据本发明的一个方面,一种碳氮共渗热处理方法,所述热处理方法利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气,以调节热处理气氛的碳势;
所述RX吸热式气体中包含氮气、氢气和一氧化碳气。
本发明提供的碳氮共渗热处理方法,该热处理方法通过利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气,以调节热处理气氛的碳势;所述RX吸热式气体中包含氮气、氢气和一氧化碳气。上述热处理方法燃料气天然气按一定比例与空气混合后通入气体发生器进行加热,在触媒的作用下经吸热而产生RX吸热式气体,使用上述RX吸热式气体作为反应气体,能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度;同时,本申请热处理方法相对于现有的碳甲醇滴加的碳氮共渗热处理方法具有更好的经济性,20m3/L可供7台1吨设备使用。
所述RX吸热式气体的制备方法为:天然气经减压阀、流量计和压力调节阀进入混合器与空气混合;空气经过滤器、流量计进入混合器,天然气与空气的混合气由泵鼓入反应罐;在管路中设有安全装置,混合气在反应罐内借助催化剂的作用,进行化学反应,生成吸热式气氛。同时由于RX吸热式气氛中也含有少量的CO2和H2O,因此RX吸热式发生器的气氛,其水煤气反应式能够通过露点法可以得到精确的测量与控制,包含氮气、氢气和一氧化碳气。
本发明所使用的RX吸热式气体示例性的制备方法如下:
CH4和空气(其中21%O2+79%N2)按合适的比例混合后即可产生一定体积的RX吸热式氛,其气体主要成分组成为:20.5%CO+41%H2+38.5%N2
甲烷与空气的化学反应式为:CH4+2.38(0.21O2+0.79N2)->CO+2H2+1.88N2
在本发明的一种优选实施方式中,所述富化气包括所述富化气包括甲烷、丙烷、煤油、丙酮和丙烯中的一种,优选为丙烷。
作为一种优选的实施方式,上述富化气优选为丙烷是为了保证换气率。
在本发明的一种优选实施方式中,所述热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;
所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;
所述热处理过程中RX吸热式气体的流量为10~15m3/h,优选为13m3/h。
作为一种优选的实施方式,上述热处理过程中优选为13m3/h是为保证炉膛容积的3-5倍。
在本发明的一种优选实施方式中,所述方法包括以下步骤:
提供待处理零件,将待处理零件置于热处理炉中,加热至920~940℃进行碳氮共渗,得到碳氮共渗后的零件;
所述碳氮共渗包括依次进行的阶段A和阶段B,其中:阶段A的热处理气氛碳势为1.1%,处理时间为245~255min;阶段B的热处理气氛碳势为0.75%,处理时间为225~235min。
作为一种优选的实施方式,上述方法是充分保证零件的表面硬度、有效硬化层深度、残余奥氏体、碳化物的级别满足。
在本发明的一种优选实施方式中,所述热处理方法还包括淬火和回火的步骤。
在本发明的一种优选实施方式中,所述淬火的步骤为:将碳氮共渗后的零件在830~850℃,热处理气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
作为一种优选的实施方式,上述淬火满足零件的表面硬度、心部硬度及控制零件变形要求。
优选地,所述淬火介质为50~70℃的淬火油;
在上述优选实施方式中,所述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35~38秒。
作为一种优选的实施方式,上述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35~38秒,相对于现有转移时间为45~50秒的技术方案,能够减少转移过程中,零件表面由于温降所导致的非马氏体组织的形成。
在本发明的一种优选实施方式中,所述回火的步骤为:将淬火后的零件清洗干净后在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到零件。
作为一种优选的实施方式,上述回火温度和时间能够在保证零件硬度要求外,充分消除淬火时产生的残余应力,延长零件的使用寿命,提高产品的机械性能。
在本发明的一种优选实施方式中,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,将待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为245~255min;
阶段B的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为245~255min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在830~850℃,反应气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气进行调节,其中:
所述热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中RX吸热式气体的流速为10~15m3/h,优选为13m3/h。
优选地,所述热处理方法还包括在步骤(a)前对待处理零件进行清洗的步骤,具体为:清洗过程采用喷淋清洗,清洗采用纯净的环保碳氢有机溶剂,对金属加工有及各种淬火油具有极佳的溶解性,溶剂不具有毒性区别于具有毒性的含Cl、F系。真空碳氢溶剂清洗机由清洗装置和再生装置组成,再生装置可以不断的将清洗后的污液蒸馏回收,保障清洗装置始终使用的是清洁溶剂。
根据本发明的一个方面,一种合金零件,所述合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到;
本发明提供的合金零件,该合金零件主要由上述碳氮共渗热处理方法制备得到,上述合金零件具有表面硬度高,耐磨性和抗疲劳性强的优势。
优选地,所述合金零件为汽车变速箱零件。
在本发明的一种优选实施方式中,所述合金零件的晶界氧化深度为10~20微米;
所述所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度:698、700、702、705HV1;锥面心部硬度:36.0HRC;锥面-A1有效硬化层:CHD550HV1=1.250mm;
所述合金零件的渗层的金相结构为表面马氏体组织3级,残余奥氏体组织:3级,碳化物1级,判定标准《钢件渗碳淬火回火金相检验GB/T25744-2010》。
下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
一种RX吸热式气体的制备方法,所述方法包括以下步骤:
燃料气天然气按一定比例与空气混合后通入气体发生器进行加热,在触媒的作用下经吸热而产生气体。由于天然气中主要成分为甲烷(CH4),甲烷与空气的化学反应式为:CH4+2.38(0.21O2+0.79N2)->CO+2H2+1.88N2
上述方法制得的RX吸热式气体中氮气、氢气和一氧化碳气的体积比为20.5%CO+41%H2+38.5%N2,及含有少量的CO2和H2O。
实施例2
一种碳氮共渗热处理方法,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,VCH碳氢溶剂真空清洗,将清洗干净后的待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为920℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为245min;
阶段B的处理温度为920℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为255min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在830℃,反应气氛碳势为0.75的条件下进行淬火25min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件在180℃保温185min,冷却至20℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入丙烷和空气进行调节,其中:
所述热处理过程中丙烷的流速前期为5L/min,调整碳势后流速为2L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中RX吸热式气体的流速为13m3/h。
实施例3
一种碳氮共渗热处理方法,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,VCM水剂清洗,将清洗后的待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为940℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为255min;
阶段B的处理温度为940℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为245min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在850℃,反应气氛碳势为0.75的条件下进行淬火35min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在160℃保温175min,冷却至20℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过氮甲醇作为载气载入丙烷和空气进行调节,其中:
所述热处理过程中丙烷的流速前期为5L/min,调整碳势后流速为2L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中RX吸热式气体的流速为13m3/h。
实施例4
一种碳氮共渗热处理方法,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,VCH碳氢溶剂真空清洗,将清洗干净后的待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为930℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为250min;
阶段B的处理温度为930℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为250min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在840℃,反应气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火30min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在170℃保温180min,冷却至23℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入丙烷和空气进行调节,其中:
所述热处理过程中丙烷的流速前期为5L/min,调整碳势后流速为2L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中RX吸热式气体的流速为13m3/h。
对比例1现有常规碳氮共渗热处理方法:
一种碳氮共渗热处理方法,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,VCM水剂清洗,将清洗后的待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A、阶段B和阶段C处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为940℃、反应气氛碳势为1.2%,处理时间为220min;
阶段B的处理温度为940℃、反应气氛碳势为1.05%,处理时间为130min;
阶段C的处理温度为930℃、反应气氛碳势为0.85%,处理时间为190min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在850℃,反应气氛碳势为0.65%的条件下进行淬火1min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在190℃保温120min,冷却至23℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛通过滴加甲醇的方式添加氮源,所述热处理过程中丙烷的流速前期为5L/min,调整碳势后流速为2L/min;所述热处理过程中空气的流速为2~5L/min;所述热处理过程中甲醇的滴加流速为2500ml/min。
实验例1
为表明本申请碳氮共渗热处理方法具有较好的热处理效果,现以实施例4热处理后的零件为例,以4%硝酸酒精为侵蚀剂,在500X金相显微镜下观察晶界氧化深度具体结果如图1和图2所示:
图1为实施工艺优化前热处理零件的晶界氧化图;
图2为实施热处理工艺后零件的界面氧化图;
由上述图1和图2可知,本申请热处理后晶界的氧化深度仅为19.39微米,而工艺优化前热处理零件的界面氧化深度为41.98微米左右。因此,本申请碳氮共渗热处理方法能够有效减少了热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度。
实验例2
为表明本申请碳氮共渗热处理方法制得的合金零件,能够有效减少热处理过程中零件表面非马氏体组织和氧化物的形成,提高零件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度,现对实施例1~2制得的合金零件进行如下检测实验:
实施例1:所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度:689、680、701、668HV1;锥面心部硬度:38.0HRC;锥面-A1有效硬化层:CHD550HV1=1.320mm、晶界氧化深度40微米、锥面跳动0.2、平整度<0.024、圆度0.0342,跳动超过客户规范要0.15:表面马氏体组织5级,残余奥氏体组织:5级,碳化物1级,判定标准《钢件渗碳淬火回火金相检验GB/T 25744-2010》。
实施例2:所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度:698、700、702、705HV1;锥面心部硬度:36.0HRC;锥面-A1有效硬化层:CHD550HV1=1.250mm、晶界氧化深度10~20微米、锥面跳动0.054、平整度<0.02、圆度0.024,满足客户要求。所述合金零件的渗层的金相结构为表面马氏体组织3级,残余奥氏体组织:3级,碳化物1级,判定标准《钢件渗碳淬火回火金相检验GB/T 25744-2010》。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述热处理方法利用RX吸热式气体作为载气载入富化气和平衡空气,以调节热处理气氛的碳势;
所述RX吸热式气体,按体积百分比计,包括以下气体:CO 20.5%、H2 41%、N2 38.5%。
2.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述富化气包括甲烷、丙烷、煤油、丙酮和丙烯中的一种,优选为丙烷。
3.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;
热处理过程中平衡空气的流速为2~5L/min;
热处理过程中RX吸热式气体的流量为10~15m3/h,优选为13m3/h。
4.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
提供待处理零件,将待处理零件置于热处理炉中,加热至920~940℃进行碳氮共渗,得到碳氮共渗后的零件;
所述碳氮共渗包括依次进行的阶段A和阶段B,其中:阶段A的热处理气氛碳势为1.1%~1.2%,处理时间为245~255min;阶段B的热处理气氛碳势为0.75%,处理时间为225~235min。
5.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述热处理方法还包括淬火和回火的步骤。
6.根据权利要求5所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述淬火的步骤为:将碳氮共渗后的零件在830~850℃,热处理气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
优选地,淬火介质为50~70℃的淬火油;
优选地,所述碳氮共渗后零件从碳氮共渗结束到淬火入油的时间为35~38秒。
7.根据权利要求5所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述回火的步骤为:将淬火后的零件清洗后直接回火,在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到零件。
8.根据权利要求1所述的碳氮共渗热处理方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(a)、碳氮共渗:提供待处理零件,清洗干净后将待处理零件置于热处理炉中,依次进行阶段A和阶段B处理,得到碳氮共渗后的零件;
其中:阶段A的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为1.1%,处理时间为245~255min;
阶段B的处理温度为920~940℃、反应气氛碳势为0.75%,处理时间为245~255min;
(b)、淬火:将步骤(a)碳氮共渗后的零件在830~850℃,反应气氛碳势为0.75%的条件下进行淬火25~35min,得到淬火后的零件;
(c)、回火:将淬火后的零件清洗干净后在160~180℃保温175~185min,冷却至20~25℃,得到热处理后零件;
所述步骤(a)和步骤(b)的反应气氛碳势通过RX吸热式气体作为载气载入富化气和空气进行调节,其中:
热处理过程中富化气的流速为2~5L/min;热处理过程中空气的流速为2~5L/min;热处理过程中RX吸热式气体的流速为10~15m3/h,优选为13m3/h。
9.一种合金零件,其特征在于,所述合金零件主要由权利要求1~8任一项所述的碳氮共渗热处理方法制备得到;
优选地,所述合金零件为汽车变速箱零件。
10.根据权利要求9所述的合金零件,其特征在于,所述合金零件的晶界氧化深度为10~20微米;
所述合金零件的表面硬度为锥面0.1mm处硬度:698~705HV1;锥面心部硬度:36.0HRC;锥面-A1有效硬化层:CHD550HV1=1.250mm。
CN202011213313.7A 2020-11-03 2020-11-03 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件 Pending CN112301308A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011213313.7A CN112301308A (zh) 2020-11-03 2020-11-03 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011213313.7A CN112301308A (zh) 2020-11-03 2020-11-03 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112301308A true CN112301308A (zh) 2021-02-02

Family

ID=74324763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011213313.7A Pending CN112301308A (zh) 2020-11-03 2020-11-03 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112301308A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116536618A (zh) * 2023-05-23 2023-08-04 江苏丰东热技术有限公司 一种轴承产品碳氮共渗新工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1034157A (en) * 1964-02-26 1966-06-29 Gen Motors Corp Case hardening ferrous articles
GB1564926A (en) * 1976-06-18 1980-04-16 Boc Ltd Heat treatment of metal
US4386972A (en) * 1973-10-26 1983-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Method of heat treating ferrous metal articles under controlled furnace atmospheres
US4519853A (en) * 1982-05-28 1985-05-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method of carburizing workpiece
US20040050465A1 (en) * 2000-11-30 2004-03-18 Paul Stratton Quenching method and apparatus
EP2497839A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-12 SOL S.p.A. Method for the treatment of steels
CN104894506A (zh) * 2015-06-24 2015-09-09 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 汽车变速箱齿轮热处理方法
CN105039901A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 三环集团有限公司 一种碳氮共渗轴承零件及制备方法和具有该零件的球轴承
CN106637060A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 洛阳Lyc轴承有限公司 一种新气氛的碳氮共渗热处理工艺方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1034157A (en) * 1964-02-26 1966-06-29 Gen Motors Corp Case hardening ferrous articles
US4386972A (en) * 1973-10-26 1983-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Method of heat treating ferrous metal articles under controlled furnace atmospheres
GB1564926A (en) * 1976-06-18 1980-04-16 Boc Ltd Heat treatment of metal
US4519853A (en) * 1982-05-28 1985-05-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method of carburizing workpiece
US4519853B1 (zh) * 1982-05-28 1987-12-29
US20040050465A1 (en) * 2000-11-30 2004-03-18 Paul Stratton Quenching method and apparatus
EP2497839A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-12 SOL S.p.A. Method for the treatment of steels
CN104894506A (zh) * 2015-06-24 2015-09-09 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 汽车变速箱齿轮热处理方法
CN105039901A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 三环集团有限公司 一种碳氮共渗轴承零件及制备方法和具有该零件的球轴承
CN106637060A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 洛阳Lyc轴承有限公司 一种新气氛的碳氮共渗热处理工艺方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116536618A (zh) * 2023-05-23 2023-08-04 江苏丰东热技术有限公司 一种轴承产品碳氮共渗新工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2718332B2 (ja) 成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法
CN102803539A (zh) 面疲劳强度优异的气体渗碳钢部件、气体渗碳用钢材以及气体渗碳钢部件的制造方法
CN115386808B (zh) 一种耐腐蚀油套管及其制备方法与应用
CN102392185A (zh) 一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法
CN100532608C (zh) 一种常压下冶炼高氮钢的方法
EP2653569B1 (en) High-carbon chromium bearing steel, and process for production thereof
He et al. The Carburizing Behavior of High‐Temperature Short‐Time Carburizing Gear Steel: Effect of Nb Microalloying
CN112301308A (zh) 碳氮共渗热处理方法及其制得的合金零件
JPS62112722A (ja) 耐水素誘起割れ性及び耐硫化物応力腐食割れ性の優れた鋼板の製造方法
JP2005060820A (ja) 耐hic特性に優れたラインパイプ用高強度鋼板およびその製造方法
CN115433896B (zh) 一种在渗碳合金钢或高碳合金钢表层快速获得组织超细化高硬度渗氮层的方法
JP2008057039A (ja) 浸炭方法、鋼製品、および熱処理設備
JP2005097720A (ja) 優れた曲げ疲労強度とピッチング疲労寿命とを有するギア部品及びシャフト部品を従来の合金鋼から製造する方法
JP2010222636A (ja) 鋼材の表面処理方法
CN117265399B (zh) 耐酸腐蚀钢、耐酸腐蚀钢管及其制备方法
CN102264935B (zh) 表面脱碳受限的钢及其制造方法
JPS6224499B2 (zh)
JPS6235452B2 (zh)
CN113981186A (zh) 一种防脱碳、增碳的气氛保护热处理工艺
US8679264B2 (en) Method for producing a gaseous atmosphere for treating metals
JPH03274227A (ja) サワー環境用高強度鋼線の製造方法
CN116640994B (zh) 一种渗氮油管和渗氮套管及其制备方法
CN119040573B (zh) 一种抑制高碳钢石墨化的方法及高碳钢
CN111500941A (zh) 一种基于组织调控的抗hic管道用钢及其制备方法
JP5793802B2 (ja) ガス浸炭方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210202

RJ01 Rejection of invention patent application after publication