[发明专利]耐腐蚀不锈钢零件盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀不锈钢零件盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理工艺，属于金属表面强化改性技术领域。 

背景技术

不锈钢具有较高的高温强度和较好的耐蚀性，但耐磨性较差，当需要提高耐磨性时一般采用渗氮处理。 

随着航空领域的快速发展，耐腐蚀不锈钢气体氮化类零件得到广泛的应用，同时对于耐腐蚀不锈钢气体氮化的工艺稳定性，工艺过程的环境要求提出更高的要求。不锈钢表面有一层极薄、致密的Cr₂O₃钝化膜，氮化时氮原子难以渗入，原有的耐腐蚀不锈钢气体氮化处理，一般采用氮化前喷砂或氯化铵加石英砂混等方法来活化零件表面钝化膜Cr₂O₃，氯化铵分解后在氮化过程易结晶造成管路堵塞影响零件氮化处理的质量稳定性，同样原来采用喷砂活化表面由于对喷砂后进炉时间的有控制要求(≤2h)，使得批量零件的气体氮化处理常常存在质量波动，存在零件失效隐患。 

本发明采用不锈钢零件盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理工艺，与现有技术比都是采用气体氮化前活化处理来破坏不锈钢零件的Cr₂O₃钝化膜，来保证气体氮化的渗氮速度，在气体氮化阶段都是利用氨分解原理以及氮原子渗入零件表面，来达到零件表面产生致密耐磨的氮化层。 

发明内容

本发明的目的是采用耐腐蚀不锈钢零件盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理工艺，盐浴氮化作为耐腐蚀不锈钢气体氮化前的预处理，活化零件表面Cr₂O₃钝化膜并形成均匀一致的浅层氮化层保护表面；气体氮化过程采用三段恒温氮化并实现过程自动控制，使零件气体氮化后性能稳定一致，偏差受控，更有效的避免气体氮化过程设备污染。 

按照本发明提供的技术方案，耐腐蚀不锈钢零件盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理工艺，步骤如下： 

（1）预热：取待处理的耐腐蚀不锈钢件，在空气炉中预热到350-480℃； 

（2）盐浴氮化：取预热过的耐腐蚀不锈钢件，将其置入盐浴中，在盐浴槽中充入干净干燥的压缩空气搅拌并保证零件与盐浴充分接触；盐浴温度为540±15℃，时间50~70min，盐浴结束后在空气中冷却耐腐蚀不锈钢件； 

（3）清洗：取盐浴氮化后的耐腐蚀不锈钢件，在60~80℃的热水中清洗5~10min，然后将其转入洁净的常温水中漂洗10~30min出炉； 

（4）气体氮化：清洗后的耐腐蚀不锈钢件均匀规则摆放于放入料筐内，料框置于氮化炉内，进料温度为室温至150℃；打开氨气阀，氨气流量（2.0~2.5m³）/h；通氨气排气50~70min； 

氮化第一段：将炉温加热到530±15℃；氨气常量调至（0.2~1.0m³）/h，氨 分解率调至33%~43%时，保温33~35h； 

氮化第二段：保持炉温530±15℃；氨气常量调至（0.2~0.5m³）/h，打开氮气阀，适当加入氮气调整，将氨分解率调至80%~90%，保温6.5~7.5h； 

氮化第三段：保持炉温530±15℃；关闭氨气，氮气常量为（0.2~0.5m³）/h，氨分解率为100%，保温2.5~3.5h； 

（5）冷却：气体氮化结束后通氨气或氮气使得氮化炉内零件冷却至150℃以下出炉，即得产品经盐浴氮化预处理与气体氮化复合热处理的耐腐蚀不锈钢件。 

所述预热前的耐腐蚀不锈钢件先经过如下预处理：首先在1150±15℃均匀化处理80~120min；然后在1040±15℃的固溶处理60~100min；最后540±10℃经沉淀硬化处理100~120min。 

步骤（2）所述耐腐蚀不锈钢件进行盐浴之前用碱性清洗液清洗至零件表面无污渍；摆放的时候，两件耐腐蚀不锈钢件之间保持3~5mm间距，以使其与盐浴充分接触。 

步骤（2）所述的盐浴指法国舍舍夫基础盐加调整盐或国内一般QPQ常用盐。 

步骤（4）所述耐腐蚀不锈钢件进行气体氮化之前对其进行清洗抛光保证表面干净干燥无垢，装入氮化炉时耐腐蚀不锈钢件位于料筐内规则均匀摆放，每层料筐内耐腐蚀不锈钢零件与零件之间间隙为3~5mm。 

步骤（4）所述气体氮化时，打开氨气阀通氨气时，氨气流量与分解率按各阶段要求控制，加热温度为三段恒温控制，加热到530±15℃时恒温渗氮。 

所述步骤（2）与步骤（4）之间间隔为2~48h。