本發(fā)明屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低溫氣體滲氮的催化方法。

背景技術(shù)：

滲氮，是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。常見有液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放入密封容器中，通以流動的含氮氣體并加熱，保溫較長時間后，熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能。但是目前氣體滲氮的一個主要問題是強化處理周期過長。尤其對于低溫氣體滲氮，在較低溫度下進行，處理過程往往需要幾天才能完成，增加了生產(chǎn)周期。在目前的滲氮或滲氮工藝中，已經(jīng)開始采用稀土作為催化滲氮的助劑，目前的工藝方法主要有：1)將稀土催滲劑混合液(如稀土氯化物的甲醇溶液)以滴加的方式加入滲氮爐內(nèi)。2)將稀土催滲劑配置成粉狀或膏狀混合物，裝管或裝盒密封后置入滲氮爐內(nèi)。如哈爾濱工業(yè)大學(xué)專利號97114434.6的專利采用稀土在氣體滲氮及碳氮共滲工藝中的應(yīng)用方法，并公開了當(dāng)滲氮過程中含有稀土元素時，能加速介質(zhì)分解，有利于氣相活化，稀土元素沉積在金屬表面，能進入工件表層，使周圍點陣產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，有利于氮原子吸附和擴散，使化學(xué)熱處理過程明顯加快。以上方法操作簡單，但普遍的缺點是適用性不廣，對于工藝復(fù)雜的滲氮工藝，如需要多段升溫，或?qū)B氮過程中氮原子濃度變化的要求的工藝，由于只能提供單一的氮原子濃度，無法實現(xiàn)精細(xì)化處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫氣體滲氮的催化方法。采取兩段式升降溫，并采用不同的催滲劑，提高了氮原子從工件內(nèi)部到表面的分布均勻性，提高了性能。

本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：

一種低溫氣體滲氮的催化方法，包括如下步驟：

1)將奧氏體不銹鋼進行去除表面鈍化膜處理；

2)將奧氏體不銹鋼放入滲氮爐中，抽真空到10^-3Pa；

3)通入滲氮氣體，加熱滲氮爐開始滲氮處理，滲氮氣體在分解爐首先經(jīng)加熱，隨后經(jīng)第一管路，并通過第一管路內(nèi)的第一催滲劑進入滲氮爐，所述第一催滲劑組成為碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)，以上比值為質(zhì)量比，所述第一催滲劑附著于無機多孔載體上，加熱到400℃-460℃，保溫4-6小時；

4)降溫到320℃-350℃，關(guān)閉第一管路，滲氮氣體通過第二管路內(nèi)的第二催滲劑進入滲氮爐，所述氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)，所述第二催滲劑附著于無機多孔載體上，保溫6-8小時；

5)隨后再次對滲氮爐抽真空，充N₂保護并在360℃-390℃保溫20小時，完成滲氮處理。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于采用在滲氮的不同階段采用催化能力不同的催滲劑，首先采用高催化能力的催滲劑，在高溫階段獲得高濃度的活化氮原子濃度，隨后降溫并長時間保溫，使氮原子濃度在工件內(nèi)部充分?jǐn)U散的過程中，采用相對催化能力較低的催滲劑，在維持不銹鋼表面有一定的氮原子濃度前提下，避免工件從表層到中心的滲氮不均勻。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的滴加或封裝添加的方式，采用管路行程上設(shè)置催滲劑，并輔以無機多孔載體負(fù)載的方式，增大了滲氮氣體和催滲劑的接觸面積，提高了催化效率。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

選擇奧氏體不銹鋼的組分為Cr：22.3％～26.5％；Ni：6％～9％；Mo：0.3％～0.8％；C：0.02-0.06％；Mn：4％～7％；Si：1.0％～1.2％；N：0.05％～0.15％；La：0.011％-0.015％；Sr：0.009％-0.011％；Nb：0.1～0.8％；P≤0.02％，S≤0.02％；余量為鐵和雜質(zhì)。

將上述組分的不銹鋼經(jīng)熔煉，澆注得到鑄錠，經(jīng)鍛造或擠壓加工工藝后得到奧氏體不銹鋼，隨后進行催化滲氮處理，具體為首先將奧氏體不銹鋼進行去除表面鈍化膜處理；隨后配制催滲劑，具體為選擇碳酸鑭：氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(4-6)：(1-1.5)：(4-6)：(12-15)和氧化鈰：碳酸鈣：乙醇＝(3-3.5)：(4-6)：(12-15)分別配制成第一溶液和第二溶液，加入分散劑和增稠劑，采用60～80℃水浴加熱，同時進行攪拌，攪拌時間20～30min，隨后加入凹凸棒土或活性炭，繼續(xù)攪拌60～120min，使其充分混合吸附后緩慢加熱，直到乙醇蒸發(fā)完畢，得到分別負(fù)載有第一催滲劑和第二催滲劑的無機多孔載體。

將奧氏體不銹鋼放入滲氮爐中，抽真空到10^-3Pa；

通入滲氮氣體，加熱滲氮爐開始滲氮處理，滲氮氣體在分解爐首先經(jīng)加熱，隨后經(jīng)第一管路，并通過第一管路內(nèi)的第一催滲劑進入滲氮爐，加熱到400℃-460℃，保溫4-6小時；

降溫到320℃-350℃，關(guān)閉第一管路，滲氮氣體通過第二管路內(nèi)的第二催滲劑進入滲氮爐，保溫6-8小時；

隨后再次對滲氮爐抽真空，充N₂保護并在360℃-390℃保溫20小時，完成滲氮處理。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。