一種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝的製作方法

2023-05-02 02:48:06

專利名稱：一種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱處理技術領域，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：
對於球墨鑄鐵表面硬化處理一般採用軟氮化工藝(低溫氮碳共滲)，軟氮化處理後的球墨鑄鐵液壓件由於其滲層較薄，不能進行去除材料加工，使得較小的變形沒法消除，不能達到高端液壓件的高精度要求。以前的氣體氮化處理由於設備的控溫精度不高，氨分解率(氮勢)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厚和氮化球墨鑄鐵液壓件發生龜裂剝離等現象。

發明內容
本發明目的g在克服現有技術的不足，提供一種有效増加滲層的厚度，進ー步增加表面硬度和耐磨性，從而延長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。
本發明的目的可通過如下技術措施來實現
該處理工藝按如下步驟進行
a.將準備進行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，除去表面油汙；
b.將清洗乾淨的球墨鑄鐵液壓件裝入回火爐中，控制溫度為350°C，保溫45min，進行預氧化
c.先將滲氮多用爐升溫至570°C，保溫2h後進行預滲處理，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步驟經預氧化後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步驟的滲氮爐調溫至540°C，保溫3.0h，其中在3h以內保溫期間的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.擴散結束後球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐使用高速淬火油於120°C下冷卻20-25min，濾油後出爐；
g.將f步驟出爐後的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，去除其表面的附著物，得產品。
該熱處理工藝過程採用的設備有
1、VCH-1000(真空碳氫熔劑清洗機)主要用於球墨鑄鐵液壓件滲氮前的去汙清洗和滲氮後洗掉冷卻介質，其特點是在真空負壓的環境下利用碳氫清洗劑通過預洗噴淋、真空清洗、循環噴淋、真空乾燥四個階段去除球墨鑄鐵液壓件上的油汙，球墨鑄鐵液壓件清潔乾燥，使球墨鑄鐵液壓件在氮化時更容易吸附活性N原子。
2、BTF-1000(回火爐)主要用於對球墨鑄鐵液壓件進行預氧化處理，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):該設備是由置換室，冷卻室和加熱室組成。處理過程中由程序控制器精確控制氮化的時間和溫度，溫度誤差精確控制在±0.1°C範圍內，時間誤差在±lmin之內。該設備的氣氛是由(N2、NH3、CO2)組成，由氫探頭檢測爐內氫原子含量，確定爐內當前氨分解率，氣體流量電磁閥控制各氣體進入爐內時的流量，氮勢的可控精度達O. 01%。
經過氮化熱エ藝處理後，測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到810. 25HV。根據設計要求，氮化後精加工的加工餘量為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的加工餘量後，表面硬度仍可滿足設計要求，同時可消除由於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的技術要求。
本發明在氮化處理方面採用了可控氮勢的氣體滲氮エ藝，為了加快氮化速度同時保證硬度的要求，本發明採用了三段氮化的エ藝即低溫一高溫一高溫(低氮勢)。該エ藝過程 分三個階段，第一階段採用了低溫(500±0. rc 3h)低氮勢，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，第二階段採用高溫(540±0. rc 3h)高氮勢，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原子向內部擴散提供濃度梯度，並使球墨鑄鐵液壓件表面形成彌散度大、硬度高的氮化物，有利於提高硬度，第三階段採用高溫(540±0. I0C 12h)低氮勢，使活性N原子濃度梯度平緩下降，調整表面的氮含量。
由於本發明採用了上述表面硬化氮化熱處理工藝，可保證QT700球墨鑄鐵液壓件達到表面硬度HV690-730，氮化層深度O. 30±O. 02mm的技術要求。
本發明採用的設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純度均達到99. 99%以上，處理後的氮化球墨鑄鐵液壓件滿足設計要求。
進行氮化處理後的球墨鑄鐵液壓件可以進行去除材料加工(精磨)，可以有效的消除變形，使球墨鑄鐵液壓件達到要求。同時氮化可以有效増加滲層的厚度，進ー步増加表面硬度和耐磨性，從而延長球墨鑄鐵液壓件的使用壽命。


圖I是氮化後球墨鑄鐵液壓件的金相組織500X (附圖I)；
圖2是氮化後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是氮化後QT700球墨鑄鐵液壓件的實測硬度曲線 圖3中
權利要求
1.ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特徵在於該處理工藝按如下步驟進行 a.將準備進行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，除去表面油汙； b.將清洗乾淨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,進行預氧化 c.先將滲氮多用爐升溫至560-580°C，保溫I.5-2. 5h後進行預滲處理，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步驟經預氧化後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步驟的滲氮爐調溫至530-550°C，保溫2.5-3. 5h，其中在3h以內保溫期間的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.擴散結束後球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐使用高速淬火油於110-130°C下冷卻20-25min，濾油後出爐； g.將f步驟出爐後的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，去除其表面的附著物，得產品。
2.根據權利要求I所述的ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特徵在於a、g步驟所述的清洗是在碳氫真空清洗機中進行。
3.根據權利要求I所述的ー種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，其特徵在於 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，然後進行預滲處理，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步驟所述的於溫度為120°C條件下冷卻15min。
全文摘要
本發明提供一種球墨鑄鐵液壓件表面硬化氮化熱處理工藝，於該處理工藝按如下步驟進行a.將準備進行熱處理的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，除去表面油汙；b.將清洗乾淨的球磨鑄鐵液壓件裝入回火爐中進行預氧化c.先將滲氮多用爐升溫，然後進行預滲處理；d.將c步驟經預氧化後的球墨鑄鐵液壓件裝入滲氮爐中進行滲氮；e.將d步驟經滲氮後的球墨鑄鐵液壓件進行擴散；f.擴散結束後將球墨鑄鐵液壓件在滲氮爐的冷卻室中冷卻，濾油後出爐；g.將出爐後的球墨鑄鐵液壓件進行清洗，去除其表面的附著物，得產品。
文檔編號C23C8/26GK102719829SQ201210023109
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月2日 優先權日2012年2月2日
發明者孟凡濤, 楊大波, 沈懷海, 陳全德, 韓斌, 高公如 申請人:山東常林機械集團股份有限公司