本發(fā)明屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低溫滲碳的催化方法。
背景技術(shù)：
滲碳，是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。常見有液體滲碳、氣體滲碳、離子滲碳。傳統(tǒng)的氣體滲碳是把工件放入密封容器中，通以流動的含碳?xì)怏w并加熱，保溫較長時間后，熱分解產(chǎn)生活性碳原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。但是目前氣體滲碳的一個主要問題是強化處理周期過長。尤其對于低溫氣體滲碳，為了防止?jié)B碳處理時工件中的鉻與碳反應(yīng)生成氧化物導(dǎo)致不銹鋼工件耐蝕性降低，必須在較低溫度下進(jìn)行，處理過程往往需要幾天才能完成，增加了生產(chǎn)周期。在目前的滲碳或滲氮工藝中，已經(jīng)開始采用稀土作為催化滲碳的助劑，目前的工藝方法主要有：1)將稀土催滲劑混合液(如稀土氯化物的甲醇溶液)以滴加的方式加入滲碳爐內(nèi)。2)將稀土催滲劑配置成粉狀或膏狀混合物，裝管或裝盒密封后置入滲碳爐內(nèi)。以上方法操作簡單，但普遍的缺點是適用性不廣，對于工藝復(fù)雜的滲碳工藝，如需要多段升溫，或?qū)B碳過程中碳原子濃度變化的要求的工藝，由于只能提供單一的碳原子濃度，無法實現(xiàn)精細(xì)化處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫滲碳的催化方法。采取兩段式升降溫，并采用不同的催滲劑，提高了碳原子從工件內(nèi)部到表面的分布均勻性，提高了性能。
本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：
一種低溫滲碳的催化方法，包括如下步驟：
1)將奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行去除表面鈍化膜處理；
2)將奧氏體不銹鋼放入滲碳爐中，抽真空到10-3Pa；
3)通入滲碳?xì)怏w，加熱滲碳爐開始滲碳處理，滲碳?xì)怏w在分解爐首先經(jīng)加熱，隨后經(jīng)第一管路，并通過第一管路內(nèi)的第一催滲劑進(jìn)入滲碳爐，所述第一催滲劑組成為碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)，以上比值為質(zhì)量比，所述第一催滲劑附著于無機多孔載體上，加熱到480℃-520℃，保溫1-3小時；
4)降溫到390℃-410℃，關(guān)閉第一管路，滲碳?xì)怏w通過第二管路內(nèi)的第二催滲劑進(jìn)入滲碳爐，所述氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)，所述第二催滲劑附著于無機多孔載體上，保溫8-12小時；
5)隨后再次對滲碳爐抽真空，充N2保護(hù)并在320℃-350℃保溫24小時，完成滲碳處理，。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于采用在滲碳的不同階段采用催化能力不同的催滲劑，首先采用高催化能力的催滲劑，在高溫階段獲得高濃度的活化碳原子濃度，隨后降溫并長時間保溫，使碳原子濃度在工件內(nèi)部充分?jǐn)U散的過程中，采用相對催化能力較低的催滲劑，在維持不銹鋼表面有一定的碳原子濃度前提下，避免工件表面由于碳原子濃度過高造成大塊Cr2O3的形成，降低表面韌性和耐腐蝕性。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的滴加或封裝添加的方式，采用管路行程上設(shè)置催滲劑，并輔以無機多孔載體負(fù)載的方式，增大了滲碳?xì)怏w和催滲劑的接觸面積，提高了催化效率。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
選擇奧氏體不銹鋼的組分為Cr：22.3％～26.5％；Ni：6％～9％；Mo：0.3％～0.8％；C：0.02-0.06％；Mn：4％～7％；Si：1.0％～1.2％；N：0.05％～0.15％；La：0.011％-0.015％；Sr：0.009％-0.011％；Nb：0.1～0.8％；P≤0.02％，S≤0.02％；余量為鐵和雜質(zhì)。
上述組分是我院為特別為用于海運船舶的水泵、齒輪、管道、閥門等工件構(gòu)件設(shè)計的不銹鋼，采用了較低的Si含量，以降低鋼的脆性，提高塑性和韌性，由于在碳氮共滲時表面生成Cr的碳化物，導(dǎo)致碳氮共滲后表面Cr含量降低，難以再次形成鈍化膜，因而適當(dāng)調(diào)高Cr含量，有利于提高抗腐蝕性，La和Sr均為晶粒細(xì)化劑，其中La已經(jīng)被用于奧氏體不銹鋼中，而Sr之前通常被用于鋁合金的晶粒細(xì)化中，此次在加入La的基礎(chǔ)上增加了Sr，發(fā)現(xiàn)晶粒細(xì)化效果比單加La有所提高。
將上述組分的不銹鋼經(jīng)熔煉，澆注得到鑄錠，經(jīng)鍛造或擠壓加工工藝后得到奧氏體不銹鋼工件，隨后進(jìn)行催化滲碳處理，具體為首先將奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行去除表面鈍化膜處理；隨后配制催滲劑，具體為選擇碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)和氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)分別配制成第一溶液和第二溶液，加入分散劑和增稠劑，采用60～80℃水浴加熱，同時進(jìn)行攪拌，攪拌時間20～30min，隨后加入凹凸棒土或活性炭，繼續(xù)攪拌60～120min，使其充分混合吸附后緩慢加熱，直到乙醇蒸發(fā)完畢，得到分別負(fù)載有第一催滲劑和第二催滲劑的無機多孔載體。
1)將奧氏體不銹鋼放入滲碳爐中，抽真空到10-3Pa；
2)通入滲碳?xì)怏w，加熱滲碳爐開始滲碳處理，滲碳?xì)怏w在分解爐首先經(jīng)加熱，隨后經(jīng)第一管路，并通過第一管路內(nèi)的第一催滲劑進(jìn)入滲碳爐，加熱到480℃-520℃，保溫1-3小時；
3)降溫到390℃-410℃，關(guān)閉第一管路，滲碳?xì)怏w通過第二管路內(nèi)的第二催滲劑進(jìn)入滲碳爐，保溫8-12小時；
4)隨后再次對滲碳爐抽真空，充N2保護(hù)并在320℃-350℃保溫24小時，完成滲碳處理，并對奧氏體不銹鋼工件進(jìn)行淬火熱處理。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。