專利名稱：鋼的空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼表面強(qiáng)化工藝。適用于碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和工模具鋼的表面強(qiáng)化。
背景技術(shù)：
中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00410021642.6，其發(fā)明名稱為《黑色金屬的空氣離子氧氮共滲工藝專利》，該工藝流程為(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上，關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至50～120Pa；(2)向陰陽極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后再調(diào)直流電壓直至不打或少打散??；(3)向滲氮爐內(nèi)通入氨氣或氮-氫混合氣；(4)以50～100℃/小時(shí)的速度將工件加熱到500～580℃；(5)保溫0.5～60小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氨氣或氮-氫混合氣，以50～100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至50～150℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。但是此專利申請是利用的空氣和氨氣作為滲氮?dú)庠?，存在氨氣對環(huán)境的污染。
在該工藝流程中，滲氮?dú)怏w通過橡皮管接入干燥筒的下部的氣嘴，經(jīng)氣嘴進(jìn)入筒中的干燥劑層后，由上部的氣嘴用橡皮管連接到氣體流量計(jì)的下端氣嘴，打開流量計(jì)針形閥，滲氮?dú)怏w通過針形閥和玻璃管后由上端氣嘴用橡皮管接入離子滲氮爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋼的空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體氮、碳、氧共滲工藝，利用該工藝對鋼進(jìn)行離子多元共滲，解決氨氣對環(huán)境的污染和降低成本的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明按以下順序步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至50～120Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰陽極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后再調(diào)直流電壓直至不打或少打散?。?4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.1～0.6m3/h和0.00006～0.06m3/h空氣和碳?xì)溆袡C(jī)氣體，以50～100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到500～580℃；(5)保溫0.5～60小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以50～100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至50～150℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果與普通離子滲氮相比，空氣/汽油離子多元共滲工藝主要應(yīng)用空氣和少量汽油，不用氨氣、氮?dú)夂蜌錃猓瑹o污染，降低了生產(chǎn)成本10％。


圖1為空氣作滲氮?dú)庠吹目諝?汽油離子多元共滲工藝供氣系統(tǒng)示意圖；圖2為40Cr鋼用流量分別為0.5m3/h和0.00048m3/h的空氣和乙炔經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的顯微硬度曲線圖；圖3為40Cr鋼用流量分別為0.2m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的顯微硬度曲線圖；圖4為45鋼用流量分別為0.25m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔經(jīng)本發(fā)明工藝處理后經(jīng)的顯微硬度曲線圖；圖5為40Cr鋼用流量分別為0.3m3/h和0.00012m3/h的空氣和液化石油氣經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的顯微硬度曲線圖；圖6為45鋼用流量分別為0.4m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的顯微硬度曲線圖；圖7為45鋼用流量分別為0.3m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的顯微硬度曲線圖；
在圖1中，1為貯油罐，2、3和4為流量計(jì)，5為干燥瓶，6為離子滲氮爐體，7為工件，8為陰極盤。在圖2～7中，橫坐標(biāo)表示離表面的距離，縱坐標(biāo)表示硬度值(HV0.2)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例140Cr鋼的空氣/乙炔離子多元共滲工藝(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰陽極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后再調(diào)直流電壓直至不打或少打散??；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.2m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到500℃；(5)保溫5小時(shí)后關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，用100℃/h的速度隨爐冷卻到100℃后停爐，待工件冷卻到室溫后開爐取出工件。
實(shí)施例240Cr鋼的空氣/乙炔離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.5m3/h和0.00048m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；實(shí)施例345鋼的空氣/乙炔離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.5m3/h和0.00048m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；實(shí)施例445鋼的空氣/乙炔離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.25m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；實(shí)施例540Cr鋼的空氣/液化石油氣離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.25m3/h和0.00012m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；實(shí)施例640Cr的空氣/液化石油氣離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.4m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到560℃；實(shí)施例745鋼的空氣/液化石油氣離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.2m3/h和0.00012m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；實(shí)施例845鋼的空氣/液化石油氣離子氮、碳、氧共滲工藝(1)(2)(3)步與實(shí)施例1的(1)(2)(3)步相同；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.3m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；在實(shí)施例2～8中，第5步與實(shí)施例1的第5步相同。
權(quán)利要求
1 一種鋼的空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于該工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至50～120Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散?。?4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.1～0.6m3/h和0.00006～0.06m3/h空氣和碳?xì)溆袡C(jī)氣體，以50～100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到500～580℃；(5)保溫0.5～60小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以50～100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至50～150℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
2 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼的空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于40Cr鋼工件的空氣/乙炔離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散弧；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.2m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到500℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
3 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于40Cr鋼的空氣/乙炔離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散??；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.5m3/h和0.00048m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
4 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于45鋼工件的空氣/乙炔離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散弧；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.5m3/h和0.00048m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
5 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于45鋼的空氣/乙炔離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散弧；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.25m3/h和0.00012m3/h的空氣和乙炔，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
6 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于40Cr鋼的空氣/液化石油氣離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散?。?4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.25m3/h和0.00012m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
7 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于40Cr鋼的空氣/液化石油氣離子氧、碳、氮共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散弧；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.4m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到560℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
8 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于45鋼的空氣/液化石油氣離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散??；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.2m3/h和0.00012m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
9 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝，其特征在于45鋼的空氣/液化石油氣離子多元共滲工藝按以下步驟進(jìn)行(1)將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥，置于陰極盤上；(2)關(guān)閉爐體，用機(jī)械泵將離子滲氮爐內(nèi)抽成真空至110Pa；(3)接通電源開關(guān)，由電源向陰極輸入10～1000V的可調(diào)直流高壓至爐內(nèi)打散弧，打散弧稀少后，再調(diào)直流電壓直至不打或少打散??；(4)向滲氮爐內(nèi)同時(shí)通入流量分別為0.3m3/h和0.00048m3/h的空氣和液化石油氣，以100℃/小時(shí)的速度由輝光放電將工件加熱到520℃；(5)保溫5小時(shí)后，關(guān)閉氣源和電源，用機(jī)械泵排除離子滲氮爐內(nèi)的氣體，以100℃/小時(shí)的速度隨爐冷至100℃后停爐，待工件在爐內(nèi)冷卻至室溫后開爐取出工件。
全文摘要
一種鋼的空氣/碳?xì)溆袡C(jī)氣體離子氮、碳、氧共滲工藝涉及鋼表面強(qiáng)化工藝，主要利用以空氣為主的氣體為氣源進(jìn)行離子多元共滲，能降低成本、減少污染，提高滲氮工件的耐磨性和耐蝕性。本發(fā)明包括將調(diào)質(zhì)后的工件清洗、干燥、入爐，將離子多元共滲爐內(nèi)抽成真空，輸入直流電壓，按比例輸入空氣和有機(jī)氣體同時(shí)加熱，保溫，爐冷，出爐。本發(fā)明適用于碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和工模具鋼的表面強(qiáng)化。
文檔編號C23C8/06GK1718838SQ200510057119
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者周上祺, 王鐵, 周安若, 劉守平, 張維 申請人:重慶大學(xué)