專(zhuān)利名稱(chēng)：一種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是ー種QT700球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱
處理工藝。
背景技術(shù)：
對(duì)于球墨鑄鐵表面硬化處理一般采用軟氮化工藝(低溫氮碳共滲)，軟氮化處理后的球墨鑄鐵液壓件由于其滲層較薄，不能進(jìn)行去除材料加工，使得較小的變形沒(méi)法消除，不能達(dá)到高端液壓件的高精度要求。以前的氣體氮化處理由于設(shè)備的控溫精度不高，氨分解率(氮?jiǎng)?控制不精確和各種氣體(NH3、N2, CO2)的純度不夠高等原因，造成氮化表面硬度不高、滲層厚度不夠、氮化球墨鑄鐵液壓件的白亮層過(guò)厚和氮化球墨鑄鐵液壓件發(fā)生龜裂剝離等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的g在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效増加滲層的厚度，進(jìn)ー步增加表面硬度和耐磨性，從而延長(zhǎng)球墨鑄鐵液壓件的使用壽命的球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝。
本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
該處理工藝按如下步驟進(jìn)行
a.將準(zhǔn)備進(jìn)行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，除去表面油污；
b.將清洗干凈的球墨鑄鐵液壓件裝入回火爐中，控制溫度為350°C，保溫45min，進(jìn)行預(yù)氧化
c.先將滲氮多用爐升溫至570°C，保溫2h后進(jìn)行預(yù)滲處理，首先升溫至700°C，控制NH3氣流量為200L/min,保溫60 min,再降溫至570°C,保溫60 min ；
d.將c步驟經(jīng)預(yù)氧化后的球墨鑄鐵液壓件裝入滲氮爐中，控制溫度為500°C、NH3氣流量為200L/min，保持3h ；
e.將d步驟的滲氮爐調(diào)溫至540°C，保溫3.0h，其中在3h以?xún)?nèi)保溫期間的NH3氣流量為190-210L/min，在4-16h保溫期間的NH3氣流量為33_35L/min ；
f.擴(kuò)散結(jié)束后球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐使用高速淬火油于120°C下冷卻20-25min，濾油后出爐；
g.將f步驟出爐后的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，去除其表面的附著物，得產(chǎn)品。
該熱處理工藝過(guò)程采用的設(shè)備有
1、VCH-1000(真空碳?xì)淙蹌┣逑礄C(jī))主要用于球墨鑄鐵液壓件滲氮前的去污清洗和滲氮后洗掉冷卻介質(zhì)，其特點(diǎn)是在真空負(fù)壓的環(huán)境下利用碳?xì)淝逑磩┩ㄟ^(guò)預(yù)洗噴淋、真空清洗、循環(huán)噴淋、真空干燥四個(gè)階段去除球墨鑄鐵液壓件上的油污，球墨鑄鐵液壓件清潔干燥，使球墨鑄鐵液壓件在氮化時(shí)更容易吸附活性N原子。
2、BTF-1000(回火爐)主要用于對(duì)球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行預(yù)氧化處理，350°C保溫45min，在球墨鑄鐵液壓件表面形成一層氧化膜，増加N原子吸附的表面積。
3.BBN-1000-3R (滲氮多用爐):該設(shè)備是由置換室，冷卻室和加熱室組成。處理過(guò)程中由程序控制器精確控制氮化的時(shí)間和溫度，溫度誤差精確控制在±0.1°C范圍內(nèi)，時(shí)間誤差在±lmin之內(nèi)。該設(shè)備的氣氛是由(N2、NH3、CO2)組成，由氫探頭檢測(cè)爐內(nèi)氫原子含量，確定爐內(nèi)當(dāng)前氨分解率，氣體流量電磁閥控制各氣體進(jìn)入爐內(nèi)時(shí)的流量，氮?jiǎng)莸目煽鼐冗_(dá)O. 01%。
經(jīng)過(guò)氮化熱エ藝處理后，測(cè)得球墨鑄鐵液壓件的氮化層深度為O. 3651mm，表面硬度值最高可達(dá)到810. 25HV。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，氮化后精加工的加工余量為70 μ m。由圖可以看出在70 μ m深處的硬度為720HV，即精加工去除70 μ m的加工余量后，表面硬度仍可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)可消除由于熱處理而引起的尺寸變化，使球墨鑄鐵液壓件具有高精度的尺寸，完全滿(mǎn)足QT700球墨鑄鐵液壓件表面硬度HV690-730，氮化層深度O. 30±O. 02mm的技術(shù)要求。
本發(fā)明在氮化處理方面采用了可控氮?jiǎng)莸臍怏w滲氮エ藝，為了加快氮化速度同時(shí)保證硬度的要求，本發(fā)明采用了三段氮化的エ藝即低溫一高溫一高溫(低氮?jiǎng)?。該エ藝過(guò)程 分三個(gè)階段，第一階段采用了低溫(500±0. rc 3h)低氮?jiǎng)?，此階段主要目的使球墨鑄鐵液壓件的表面與芯部溫度均衡一致，第二階段采用高溫(540±0. rc 3h)高氮?jiǎng)?，其目的是建立高的活性N原子濃度，使球墨鑄鐵液壓件表面迅速地吸收N原子，為活性N原子向內(nèi)部擴(kuò)散提供濃度梯度，并使球墨鑄鐵液壓件表面形成彌散度大、硬度高的氮化物，有利于提高硬度，第三階段采用高溫(540±0. I0C 12h)低氮?jiǎng)?，使活性N原子濃度梯度平緩下降，調(diào)整表面的氮含量。
由于本發(fā)明采用了上述表面硬化氮化熱處理工藝，可保證QT700球墨鑄鐵液壓件達(dá)到表面硬度HV690-730，氮化層深度O. 30±O. 02mm的技術(shù)要求。
本發(fā)明采用的設(shè)備可使溫度精確控制在±0. I °C，氨分解率精度為±0.01%，使用的NH3> N2, CO2純度均達(dá)到99. 99%以上，處理后的氮化球墨鑄鐵液壓件滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
進(jìn)行氮化處理后的球墨鑄鐵液壓件可以進(jìn)行去除材料加工(精磨)，可以有效的消除變形，使球墨鑄鐵液壓件達(dá)到要求。同時(shí)氮化可以有效増加滲層的厚度，進(jìn)ー步増加表面硬度和耐磨性，從而延長(zhǎng)球墨鑄鐵液壓件的使用壽命。


圖I是氮化后球墨鑄鐵液壓件的金相組織500X (附圖I)；
圖2是氮化后球墨鑄鐵液壓件的金相組織100X (附圖2)；
白層厚度12 23um，組織為ε相，從表面到基體組織為ε相-Υ'相-α相
圖3是氮化后QT700球墨鑄鐵液壓件的實(shí)測(cè)硬度曲線 圖3中
權(quán)利要求
1.ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特征在于該處理工藝按如下步驟進(jìn)行 a.將準(zhǔn)備進(jìn)行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，除去表面油污； b.將清洗干凈的球磨鑄鐵液壓件裝入回火爐中，控制溫度為340-360°C，保溫40_50min,進(jìn)行預(yù)氧化 c.先將滲氮多用爐升溫至560-580°C，保溫I.5-2. 5h后進(jìn)行預(yù)滲處理，首先升溫至690-710°C，控制 NH3 氣流量為 190_210L/min，保溫 50-70 min，再降溫至 560_580°C，保溫50-70 min ； d.將c步驟經(jīng)預(yù)氧化后的球墨鑄鐵液壓件裝入滲氮爐中，控制溫度為490-510°C、NH3氣流量為 190-210L/min，保持 2. 5-3. 5h ； e.將d步驟的滲氮爐調(diào)溫至530-550°C，保溫2.5-3. 5h，其中在3h以?xún)?nèi)保溫期間的NH3氣流量為190-210L/min，在4-16h保溫期間的NH3氣流量為33_35L/min ； f.擴(kuò)散結(jié)束后球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐使用高速淬火油于110-130°C下冷卻20-25min，濾油后出爐； g.將f步驟出爐后的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，去除其表面的附著物，得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特征在于a、g步驟所述的清洗是在碳?xì)湔婵涨逑礄C(jī)中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特征在于 b步驟所述的控制溫度為350°C，保溫45min ； c步驟所述的先將滲氮多用爐升溫至570°C，保溫2 h，然后進(jìn)行預(yù)滲處理，首先升溫至7000C，控制NH3氣流量為200L/min,保溫I h，再降溫至570°C，保溫I h ；d步驟所述的控制溫度為500°C、NH3氣流量為200L/min，保持3h ；e步驟所述的控制溫度為540°C、NH3氣流量為200L/min，保持3h ；f步驟所述的于溫度為120°C條件下冷卻15min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，于該處理工藝按如下步驟進(jìn)行a.將準(zhǔn)備進(jìn)行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，除去表面油污；b.將清洗干凈的球磨鑄鐵液壓件裝入回火爐中進(jìn)行預(yù)氧化c.先將滲氮多用爐升溫，然后進(jìn)行預(yù)滲處理；d.將c步驟經(jīng)預(yù)氧化后的球墨鑄鐵液壓件裝入滲氮爐中進(jìn)行滲氮；e.將d步驟經(jīng)滲氮后的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行擴(kuò)散；f.擴(kuò)散結(jié)束后將球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐的冷卻室中冷卻，濾油后出爐；g.將出爐后的球墨鑄鐵液壓件進(jìn)行清洗，去除其表面的附著物，得產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C23C8/26GK102719829SQ201210023109
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者孟凡濤, 楊大波, 沈懷海, 陳全德, 韓斌, 高公如 申請(qǐng)人:山東常林機(jī)械集團(tuán)股份有限公司