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无污染液体硫氮碳共渗盐浴配方工艺技术

供稿人:路炜  供稿时间:2005-9-19   关键字:硫氮碳共渗  盐浴  配方  工艺  
无污染液体硫氮碳共渗工艺又名硫氰共渗、渗硫软氮化,其主要特点是在氰根含量不超过0.8%的熔盐中,将硫、氮、碳渗入工件表面,使钢铁件兼具减摩、抗咬合、耐磨与抗疲劳性能。能进行处理材料:碳钢、合金钢包括工具钢、高速钢、不锈钢、铸铁、粉末冶金材料。典型应用包括齿轮、凸轮轴、滑块、轴承、缸套、摇臂、转向臂、切削工具、曲轴、液压缸、主轴、轮毂、控制杆、万向节、连接销、铝冲模、活塞、分电盘、带螺纹的滚动模、球座接头、螺母、螺栓、泵体、发动机气门、液压缸、高速钢钻头、镗孔刀具等。
 
 
具有代表性的盐浴硫氮碳共渗工艺有:法国HEF开发的Sursulf工艺、前苏联专利技术SU905323、武汉材料保护研究所的LT工艺等等。表1列出了各种工艺的配方要求。下面对这几种工艺作简单介绍。
 
 
一、法国HEF开发的Sursulf工艺
 
法国HEF集团公司始建于1953年,它在美国、加拿大、英国、意大利、西班牙、巴西、印度和马来西亚等地均设立了分支机构;把其专利技术转让到了六十几个国家的350多家工厂。SURSULF工艺是HEF公司开发的一种表面处理工艺,在565±5℃工作温度下,由硫催化下的无公害盐浴氮化。整个过程几乎无污染,在世界上被认为"Environmental Friendly Process" or "Environmental Acceptable Process"("与环境友好的过程"或"环境可接受的过程")。
 
该公司US5753052专利技术[1]硫氮碳共渗盐浴包括碱金属的碳酸盐和氰酸盐,还包括含硫物质。盐浴处理温度:570±15℃,15-45mins;成分:CNO30-45%、CO3215~25 % 、Na+ 15-25 %、K+20-30%、Li+1-6%,和S2- 1-100ppm。这项专利的优先权为FR19950002373,优先权日1995.03.01;等同专利申请有BR9600840、DE19607369、ES2112786、FR2731232、GB2298434、IT1282710、ITMI960383、JP3367630B2。
 
二、前苏联专利技术SU905323[2]
 
钢件硫氰化盐浴组分(wt.%):(I)碳酸钠或碳酸钾1-50,(Ⅱ)碱性氰酸盐49-98.9,(Ⅲ)KCNS 0.1-1.0。将工件浸入熔融盐浴中,在570±3℃下处理10小时。
 
三、武汉材料保护研究所的LT工艺[3]
 
硫氮碳共渗工作盐浴的基盐J-1由碳酸锂等多种原料合成,商品盐的成分为CNO=38~41%;M=43~46%;CO32=14~18%;S2≥15ppm;CN微量。金属离子M包括Na+、K+和Li+。熔盐中的化学反应使CN降低到0.1~0.8%。定时、定量补加再生盐Z-1和微量K2S可恢复陈化熔盐的活性。LT工艺参数,对不同工件材质,分别在560±10℃、570±10℃温度下处理不同时间。
 
四、中华人民共和国机械行业标准JB/T 9198-1999[4]
 
该标准规定了盐浴硫氮碳共渗工艺、设备和共渗层质量检验方法。工艺流程:除油除锈→预热15~30mins(350±20℃)→共渗(按钢中盐浴成分,温度、时间、盐浴成分略有不同,见表1)→空冷、水冷或氧化浴中冷却→氧化浴10~20mins(350~380℃)。盐浴有效加热区内的温度波动范围不大于±10℃。共渗盐浴温度不应超过600℃,并应及时捞渣。对不同类型的工件应采取不同的处理条件,详见表2。

五、热处理手册[5]
 
无污染硫氮碳共渗盐浴的工作盐浴中含CNO13~39%、碱金属离子42~45%、CO3214~17%、S2-(5~40)×10-4%、CN(0.1~0.8%)。氰酸根浓度对共渗层厚度、化合物层疏松区厚度以及共渗层性能有较大影响,通常以(36±1~2)%为宜;以抗咬合减摩为主要目的时控制在(38±1~2)%;以提高耐磨性为主的工件选择(34±l~2)%为宜。随着盐浴中S2-增多,渗层中FeS增加,减摩效果增强,但化合物层疏松区变宽,一般控制在S2-<10×10-4%较佳。
 
六、中国发明专利申请CN85103190[6]
 
云南工学院申请的中国发明专利CN85103190采用硫氮碳盐浴共渗配料比例为:Na2CO3:KCl:Na2S:CO(NH2)2、LiCl=28:28:41:2:1-5。CO(NH2)2、Na2S待Na2CO3、KCl及LiCl三种成分熔化后分别单独加入,处理要求光洁度的钢件时控制温度在570℃以下。
 


[1] Method of treating ferrous surfaces subjected to high friction strains. US5753052(申请日1996.02.27授权日1998.05.19)
[2] Composition for liquid sulphocyaniding of steel products. SU905323-B(申请日1979.11.29公开日1982.2.15)
[3] 无污染硫氮碳共渗(LT新工艺)的研究. 机械工程学报,1987,23(1),55~62
[4] 盐浴硫氮碳共渗.中华人民共和国机械行业标准 JB/T 9198-1999
[5] 《热处理手册.第1卷,工艺基础》,中国机械工程学会热处理专业分会热处理手册编委会 机械工业出版社 2001 ,P347
[6] 金属表面强化盐浴热处理工艺. CN85103190(申请日1985.04.22公开日1986.01.10)

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