一种金属材料氮碳共渗处理工艺及链条的制作方法

1.本发明涉及热处理领域，尤其涉及一种金属材料氮碳共渗处理工艺及链条。


背景技术：

2.渗碳处理和氮碳共渗处理是金属材料热加工的常用工艺。其中渗碳工艺具有渗层深度大的优点，但同时也存在渗碳处理后表面硬度较低的问题。其中氮碳共渗工艺具有表面硬度大的优点，但同时存在渗层深度较小的问题。
3.单独采用渗碳工艺或氮碳共渗工艺均存在一定缺陷，因此需要提供一种热处理工艺，可以很好的兼顾材料表面硬度和渗层深度。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种金属材料氮碳共渗处理工艺及链条，可以同时兼顾材料表面硬度和渗层深度，并且可以很好的控制热处理过程中的材料变形量，具有很好的实用价值。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种金属材料氮碳共渗处理工艺，至少包括以下步骤：s1：渗碳 在反应炉内通入渗碳介质，将金属材料置于反应炉内，加热至渗碳温度，并保温进行渗碳处理；s2：调温 在反应炉内通入低温保护气，金属材料降温至氮碳共渗温度，降温时间为5~10min；s3：氮碳共渗 在反应炉内通入氮碳共渗介质，并保温进行氮碳共渗处理；s4：淬火 对金属材料进行淬火处理；s5：回火 将金属材料重新加热，进行低温回火处理。
6.金属材料进行渗碳处理可以具有较好的渗层深度参数，强化材料的基体，而氮碳共渗工艺可以获得较高的表面硬度，提高材料表面的耐磨性。最后通过淬火处理和回火处理，调整晶粒组织，消除内应力。
7.热处理过程中，采用先渗碳，后氮碳共渗工艺，可以更好的兼顾渗碳效果和渗氮效果。由于渗碳工艺要求的温度高于氮碳共渗工艺，在完成渗碳处理后需要进行调温操作，将炉内温度调整至氮碳共渗温度区间。但采用常规的自然冷却方式会造成较大的材料内应力，导致工件变形，影响最终工件的质量。
8.在本技术中采用通入低温保护气的形式快速降温，不仅可以极大的缩短降温过程，提高生产效率，还可以通过快速降温的方式来减小产品变形量，提高产品精度。
9.另外，快速降温过程可以起到淬火的效果，同时在氮碳共渗处理之后再次淬火，通过二次淬火的形式，充分细化晶粒结构，保证产品的力学性能稳定可靠。
10.作为优选，渗碳介质中碳势为1.0~1.2%，渗碳温度为860~880℃，保温时间为0.5~1h。
11.作为优选，低温保护气为氮气。低温保护气的化学性质稳定，在快速降温的前提下，不与材料发生反应，可以很好的保护材料，安全性高。
12.作为优选，氮碳共渗温度为700~720℃，保温时间为1.5~2.5h。
13.作为优选，氮碳共渗介质为氨气和丙烷，其中氨气与丙烷的流量比为1~2。
14.氨气在氮碳共渗温度下的分解率高，可以提高足够氮元素，同时丙烷可以起到辅助作用，提高渗碳效率。
15.作为优选，氨气在与丙烷混合之前进行预热分解。
16.作为优选，所述的反应炉包括本体和进气模块，所述的本体内设有反应腔，所述的进气模块与本体可拆连接，且所述的进气模块与反应腔连通。所述的进气模块包括预分解装置和若干进气接头，所述的预分解装置部分伸入反应腔内，所述的氨气通过预分解装置进入反应腔内。
17.氨气通过预热分解程序可以在进入炉膛与工件反应之前进行预分解操作，提高进入炉膛内的氨气分解程度。在进入炉膛后，氨气进行二次分解，分解效率和分解程度更高，有效强化渗碳效果。
18.将预分解装置设置在反应炉内可以充分利用反应炉自身的热量，无需额外设置加热单元，简化了结构。并且可以在现有的反应炉内进行简单改造获得，具有很好的实用性。
19.另外，将预分解装置部分设置在反应炉内，可以保证氨气预热分解和二次分解的连续性，保证气体状态稳定，进而保证渗氮过程稳定。
20.作为优选，在s4中，金属材料在保护气体氛围下，采用冷却液进行淬火操作。
21.作为优选，所述的回火温度为160~200℃，保温时间为2~3h。
22.一种链条，包括链板和销轴，其中的链板和销轴采用如上所述的金属材料氮碳共渗处理工艺进行热处理。
附图说明
23.图1为本实施例金属材料氮碳共渗处理工艺的流程图；图2为采用本实施例金属材料氮碳共渗处理工艺处理得到的材料金相照片；图3为本实施例金属材料氮碳共渗处理工艺所使用的反应炉的结构示意图；图4为图3中a处的局部放大图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
25.如图1所示，一种金属材料氮碳共渗处理工艺，至少包括以下步骤：s1：渗碳 在反应炉内通入渗碳介质，将金属材料置于反应炉内，加热至渗碳温度，并保温进行渗碳处理；渗碳介质中碳势为1.0~1.2%，渗碳温度为t1，t1为860~880℃，保温时间为0.5~1h。
具体为采用丙烷作为渗碳介质，甲醇作为保护液体。
26.s2：调温 在反应炉内通入低温保护气，金属材料降温至氮碳共渗温度，降温时间为5~10min；s3：氮碳共渗 在反应炉内通入氮碳共渗介质，并保温进行氮碳共渗处理；氮碳共渗温度为t2，t2为700~720℃，保温时间为1.5~2.5h。
27.s4：淬火对金属材料进行淬火处理；s5：回火 将金属材料重新加热，进行低温回火处理；具体的，所述的回火温度为为t3，t3为160~200℃，保温时间为2~3h；s6：冷却 置于空气中自然冷却。
28.金属材料进行渗碳处理可以具有较好的渗层深度参数，强化材料的基体，而氮碳共渗工艺可以获得较高的表面硬度，提高材料表面的耐磨性。最后通过淬火处理和回火处理，调整晶粒组织，消除内应力。
29.试验表明，采用本技术热处理工艺，材料表面硬度不小于800hv，渗层厚度可达到0.25~0.4mm。
30.热处理过程中，采用先渗碳，后氮碳共渗工艺，可以更好的兼顾渗碳效果和渗氮效果。由于渗碳工艺要求的温度高于氮碳共渗工艺，在完成渗碳处理后需要进行调温操作，将炉内温度调整至氮碳共渗温度区间。但采用常规的自然冷却方式会造成较大的材料内应力，导致工件变形，影响最终工件的质量。
31.在本技术中采用通入低温保护气的形式快速降温，不仅可以极大的缩短降温过程，提高生产效率，还可以通过快速降温的方式来减小产品变形量，提高产品精度。
32.另外，快速降温过程可以起到淬火的效果，同时在氮碳共渗处理之后再次淬火，通过二次淬火的形式，充分细化晶粒结构，保证产品的力学性能稳定可靠。图2所示即为采用本技术热处理工艺获得的材料表面金相照片。
33.其中，s2中的低温保护气为氮气，选用氮气作为低温保护气，具有化学性质稳定的优点，在快速降温的前提下，不与材料发生反应，可以很好的保护材料，安全性高。
34.其中，s3中氮碳共渗介质为氨气和丙烷，并以液态甲醇作为保护液体，其中氨气与丙烷的流量比为1~2。
35.氨气在氮碳共渗温度下的分解率高，可以提高足够氮元素，同时丙烷可以起到辅助作用，提高渗碳效率。
36.其中，s3中氨气在与丙烷混合之前进行预热分解。具体操作方式为，如图3和图4所示，所述的反应炉包括本体1和进气模块2，所述的本体1内设有反应腔11，所述的进气模块2与本体1可拆连接，且所述的进气模块2与反应腔11连通。所述的进气模块2包括预分解装置21和若干进气接头22，所述的预分解装置21部分伸入反应腔11内，所述的氨气通过预分解装置21进入反应腔内。
37.氨气通过预热分解程序可以在进入炉膛与工件反应之前进行预分解操作，提高进入炉膛内的氨气分解程度。在进入炉膛后，氨气进行二次分解，分解效率和分解程度更高，有效强化渗碳效果。
38.将预分解装置部分设置在反应炉内可以充分利用反应炉自身的热量，无需额外设置加热单元，简化了结构。并且可以在现有的反应炉内进行简单改造获得，具有很好的实用
性。
39.另外，将预分解装置部分设置在反应炉内，可以保证氨气预热分解和二次分解的连续性，保证气体状态稳定，进而保证渗氮过程稳定。
40.其中，在s4中金属材料在保护气体氛围下，采用冷却液进行淬火操作，优选采用油淬形式。
41.一种链条，包括链板和销轴，其中的链板和销轴采用如上所述的金属材料氮碳共渗处理工艺进行热处理。
42.总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。