[发明专利]用于工件的热化学硬化的方法和设备

说明书

本发明涉及用于工件的热化学硬化的方法和设备，其中以可变的顺序包括：一个或多个渗碳步骤，均在压力小于50毫巴的含碳的气体气氛中实施，其中所述工件保持在900℃至1050℃的温度；任选地一个或多个扩散步骤，均在压力小于100毫巴的气体气氛中实施；和一个或多个渗氮步骤，均在压力小于50毫巴的含氮的放电等离子体中实施，其中所述工件保持在800℃至1050℃的温度。

发明领域

本发明涉及用于工件的热化学硬化的方法和设备。

背景技术

用于工件的热化学硬化的方法和设备是现有技术中已知的。

US2002/0166607A1涉及对钢部件进行渗碳渗氮的方法，其包括步骤：(i)将钢部件引入处理室内；(ii)将处理室抽真空至小于500mbar并且将处理室加热到780℃至1050℃的温度；(iii)将释放碳的气体送入处理室内并且在小于500mbar的压力下将部件渗碳；(iv)将包含氨气的释放氮的气体在小于1000mbar的分压下送入处理室内；和(v)将部件在780℃至950℃的温度下渗氮。

US5722825A则公开了一种用于真空热处理金属工件的设备，其包括旋转真空炉，该旋转真空炉具有用于将工件批料引入所述旋转真空炉的入口转移锁，用于将工件批料移出的出口转移锁和用于将工件批料从入口转移锁输送到出口转移锁的环状转盘。该设备包括至少一个用于对工件批料进行渗碳处理的渗碳炉，其在入口转移锁和出口转移锁之间的外围位置上与旋转真空炉连接。所述环状转盘构造为将工件批料输送到至少一个渗碳炉。

发明内容

本发明涉及用于工件的热化学硬化的方法和设备，其以可变的顺序包括：

－一个或多个渗碳步骤，均在压力小于50毫巴的含碳的气体气氛中实施，其中所述工件保持在900℃至1050℃的温度下；

－任选地一个或多个扩散步骤，均在压力小于100毫巴的气体气氛中实施；和

－一个或多个渗氮步骤，均在压力小于50毫巴的含氮的气体气氛中实施，其中所述工件保持在800℃至1050℃的温度下。

本发明的目的在于，提供借助于渗碳和渗氮的用于工件热化学硬化的方法和设备，它们具有以下优点：

－在工件的边缘区域中对碳分布和氮分布进行精确调节；

－高生产率和灵活的进料；以及

－降低的能量消耗和环境负荷。

所述目的通过以可变的顺序包括以下步骤的方法来实现：

－一个或多个渗碳步骤，均在压力小于50毫巴的含碳的气体气氛中实施，其中所述工件保持在900℃至1050℃的温度下；

－任选地一个或多个扩散步骤，均在压力小于100毫巴的气体气氛中实施；和

－一个或多个渗氮步骤，均在压力小于50毫巴的含氮的气体气氛中实施，其中所述工件保持在800℃至1050℃的温度下，所述含氮的气体气氛包含分子氮(N₂)作为供体气体并且借助放电等离子体激发；其中

－所述方法如下实施：即两个相继的方法步骤之间的时间间隔小于15分钟，并且所述工件在所述时间间隔中保持在压力小于300毫巴的气体气氛中。

根据本发明的方法的有利改进方案的特征在于：

－两个相继的方法步骤之间的时间间隔小于10分钟，优选小于5分钟和特别是小于1分钟；

－在两个相继的方法步骤之间的时间间隔内，所述工件保持在压力小于200毫巴，优选小于100毫巴的气体气氛中；

－在两个相继的方法步骤之间的时间间隔内，所述工件的温度大于600℃，优选大于700℃和特别是大于800℃；