[其他]增壓吸附式低溫滲硼法

在審

• 申請號: 101985000005278
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85105278B
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發明（設計）人: 王大庸;張仲麟;陳秀潔;張學成
• 申請（專利權）人: 大連工學院
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是屬于一種化學熱處理工藝方法。它是在已有滲硼技術基礎上，實現了對精密零件在Ａ１點以下，特別是在５６０～６２０℃范圍的低溫滲硼。本發明的特點在于：用增加壓力的方法延緩活化劑的較快分解；加入活性吸附劑，吸附儲存活化劑所分解的催滲氣體；然后通過逐步減壓、促進尚未分解的活化劑進行持續分解，使被吸附的催滲氣體進行逐漸脫析。保證了滲硼罐中始終存有不斷流動的催滲氣體，提高滲硼速度。

本發明是屬于化學熱處理工藝。

在已有的技術中，各種滲硼方法都是在850～900℃范圍進行，滲硼后需進行淬火處理，這將引起被滲工件的尺寸變形。因而，高溫滲硼對尺寸精度要求較高的工、模具和一些耐磨件是難以實現的。

為使這些尺寸精度要求較高的工、模具和耐磨件，能夠直接置于回火溫度范圍滲硼，滲硼后不需淬火處理和再加工便可直接使用，問題的關鍵在于尋求和選用一種合適的活化劑。然而，通常所使用的各種活化劑，在低溫滲硼使用時，有的分解太慢催滲作用不大，有的則因分解較快，活化劑被迅速消耗而失效。適于低溫滲硼的活化劑至今尚未找到，至使在560～620℃范圍的低溫滲硼未能得以實現。

本發明的目的在于：使用低溫分解速率較快的活化劑，通過增加壓力并加入活性吸附劑的方法，實現了在相變點A1以下，特別是在560～620℃范圍的滲硼。本發明把這種增壓吸附式低溫滲硼法稱之為PAR低溫滲硼法。

實現PAR低溫滲硼的主要構思是：（1）用增加壓力的方法延緩活化劑的分解，相對壓力控制在1-20kg/cm2為宜，在設備條件允許的情況下，應盡量控制在較高的壓力范圍。（2）用加入活性吸附劑的方法，使活化劑所分解的催滲氣體被吸附儲存。雖然在已有的滲硼技術中，有些配方作為填充劑加入2%（重量）的活性炭，但因為在常壓下使用，起不到吸附作用。本發明中活性吸附劑的加入量在10%（重量）以上，在較高壓力下可吸附相當數量的催滲氣體。（3）當達到控制壓力后，經短期停留，通過逐步減壓促進尚未分解的活化劑進行持續有效的分解，并使被吸附儲存的催滲氣體進行持續的脫析。減壓速率與增壓程度和需要的滲硼時間有關，一般要在滲硼進行到最后一小時，相對壓力降至0.5～1kg/cm2。這樣就保證了在整個滲硼期間內，滲硼罐中始終存有不斷流動的催滲氣體，提高滲硼速度。

附圖，是PAR低溫滲硼裝置示意圖。它包括加熱爐〔1〕、滲硼罐〔2〕、排氣凈化裝置〔3〕、排氣閥〔4〕和壓力表〔5〕。其中，在滲硼罐〔2〕中裝有滲硼劑〔6〕、被滲工件〔7〕、活性吸附劑〔8〕和活化劑〔9〕。活性吸附劑〔8〕可取出部分量與滲硼劑〔6〕混合。

下面是本發明的具體實施例：

按附圖方式裝料，滲硼溫度600℃，滲硼時間12小時，被滲材料是常規處理的M2高速鋼和調質處理的45鋼。滲硼配料是由滲硼劑、活化劑和活性吸附劑組成。其中：

滲硼劑：硼鐵+填充劑。

活化劑：選用以氟硼酸銨為主并加入1%碳酸銨。

活性吸附劑：選用活性炭〔加入量為40～60%（重量）〕。

執行的工藝規范如下：

（1）首先打開排氣閥〔4〕，在300℃以下進行緩慢升溫，利用碳酸銨分解氣在常壓下排出滲硼罐〔2〕內的空氣。

（2）當溫度達到300℃后，關閉排氣閥〔4〕并升溫到工藝溫度600℃。由于活化劑氟硼酸銨初始階段分解迅速，滲硼罐〔2〕內壓力急劇增高。本實施根據設備情況通過排氣閥放氣，將壓力控制在9～10kg/cm2范圍內。

（3）在9～10kg/cm2壓力下，經短期停留后，通過排氣閥〔4〕緩慢放氣實現逐步減壓，使尚未分解的氟硼酸銨進行持續有效的分解，使被活性碳吸附儲存的催滲氣體逐漸脫析。滲硼進行到最后一小時，相對壓力降至0.5～1kg/cm2。

經此實施例處理的M2高速鋼表面可得到3-5厚度的連續硼化物層，其硬度Hv501310kg/mm2;45鋼表面可得20，厚度的連續硼化物層，其硬度Hv1001450－1600kg/mm2。

PAR低溫滲硼法主要優點在于：它能夠在A1點以下，特別是在560～620℃范圍對尺寸精度要求較高的工具、模具和一些耐磨件進行有效鋼滲硼。在滲硼期間，滲硼罐內始終存有不斷流動的催滲氣體，滲硼速度快。本發明使用的滲硼配料透氣性好，消耗量小，經重新添加適量的活化劑可多次重復使用。