本发明专利技术涉及通过使元素碳和／或氮扩散进入工件表面而硬化不锈钢工件的方法。将工件浸入盐熔体中，并将其暴露在低于４５０℃的温度下１５分钟至２４０小时。除了氯化钾和氯化锂以外，所述盐熔体还含有包括氯化钡、氯化锶、氯化镁和／或氯化钙的活化剂物质以及包括游离的或络合的氰化物的给予碳的物质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于硬化不锈钢的方法和用于实施该方法的盐熔体。
技术介绍
不锈钢由于其突出的耐腐蚀性而用于化学设备建造、食品工业、石 油化工、近海领域、船舶制造和飞机制造、建筑业、房屋建筑和装置建 造以及许多其他工业领域中。当铁材料中合金化至少13重量％的铬时，则称为耐腐蚀的不锈钢。 多数情况下，铁合金中额外还含有镍、钛和钼，例如在StaW Merkblatt 821 Edelstahl Rostfrei - Eigenschaften Informationsstelle Edelstahl, PF 102205, 40013 Diisseldorf www.edelstahl-rostfrei.de以及在P. Giimpel等人的 Rostfreie Stehle, Expert Verlag, Band 349， Renningen Malmsheim 1998中所 阐明。典型的奥氏体不锈钢是具有以下组成的钢1.4301或1.4571的合金 1.4301: C 0.05 Si 0.5 Mn 1.4 Cr 18,5 M 9.5重量％ 1.4571: C 0.03 Si 0,5 Mn 1.7 Cr 17.0 Ni 11.2 Mo 2.2 Ti 0.1重量％ 若铬含量小于13重量％，则该钢的耐腐蚀性通常不足以适合作为不 锈钢。因此，钢中金属铬的含量是耐腐蚀性的重要标准，例如在P. Gmnpd 等人白勺Rostfreie Stahle, Expert Verlag， Band 349， Renningen Malmsheim 1998中所阐明。最常用的不锈钢如1.4301、 1.4441、 1.4541或1.4575的大的缺点在 于，这些钢是相当软的，因此容易由于诸如粉末或砂子的硬颗粒导致表 面刮痕。多数不锈钢，不考虑很特殊的马氏体不锈钢，无法通过物理方 法如退火和淬火进行硬化。表面硬度小常常妨碍不锈钢的应用。多数不锈钢的另一个缺点在于他们强烈地倾向于咬合，即由于粘附而使两个相 对滑动面的表面焊接。通过热化学处理，例如通过在气体中(在氨气氛下)，在等离子体中 (在氮气/氩气下)或者在盐熔体中(在熔融的氰酸盐中)进行氮化或氮 碳共渗，不锈钢的表面可以富集氮，其中形成氮化铁和氮化铬。在此形 成的层由该原料形成，其与电镀层或物理层不同，不是从外面涂覆的，因此特别抗粘附。取决于处理时间，形成厚度为5至50pim的硬层。不 锈钢上的该氮化或氮碳共渗的层的硬度由于在此形成的氮化铁和氮化铬 的硬度高而达到超过根据Vickers的硬度标度的1000单位的数值。在不锈钢上实际使用该氮化或氮碳共渗的层的问题在于，该层虽然 是硬的，但是丧失了其耐腐蚀性。其原因在于相对较高的处理温度，其 在氮化或氮碳共渗时在约58(TC的范围内。在该温度下，扩散进的元素 氮和碳与铬在构件表面区域内形成稳定的氮化铬(CrN)或碳化铬 (Cr7C3)。以此方式，将对耐腐蚀性绝对必要的游离铬从不锈钢基材除 去，直至表面下约50^m的深度，并转化为氮化铬或碳化铬。由于形成 氮化铁和氮化铬，构件表面虽然是硬的，但是易于腐蚀。在使用中，该 层由于腐蚀而快速损耗或损坏。为了避免该问题，存在以下方法。已知不锈钢上的表面硬度可以通过电镀涂层，例如通过镀镍或者物 理涂层，例如采用PVD涂覆(物理气相沉积)而得到改善。但是在此情 况下，将异质物质涂覆在钢的表面上。与该耗损或腐蚀性介质接触的表 面不再是钢表面本身。出现粘附和耐腐蚀性的问题。因此该方法没有推 广用于改善不锈钢的硬度和耗损性能。一种硬的同时耐腐蚀的层可以通过所谓的Kolsterisieren⑧而在不锈 钢上以热化学法产生。该方法例如在Kolsterisieren⑧，奥氏体不锈钢的耐 腐t虫性表面硬度，Bodycote Hardiff bv的信息页，Parimariboweg 45, NL-7333 Apeldoom, info@hardiff.de 以及M. Wagner Steigemng derVerschleipfestigkeit nichtrostender aust Stahle STAHL Nr. 2 (2004) 40-43提及。该过程的条件在专利文献中或者在一般可得的科学文献中都有所描 述。如此处理的构件具有厚度为10至20pm的、硬的、耐耗损的层，其 保持基本原料的耐腐蚀性。Kolsterisierte⑧构件不可加热到40(TC以上， 因为否则会丧失其耐腐蚀性。通过等离子体氮化，例如在H,J. Spies等人Mat,Wiss. u. Werkstoffiechnik 30 (1999) 457-464， Y. Sun, T. Bell等人The Response of Austenitic Stainless Steel to Low Temp. Pasma Nitriding Heat Treatment of Metals Nr. 1 (1999) 9-16中所述，或者通过低压渗碳，例如在D. GUnther， F. Hoffma叫M Jung, P. Mayr Oberfl3chenhartung von austenitischen S础len unter Beibehaltung der KorrosionsbestSndigkeit H汪rterei-Techn. Mitt, 56 (2001) 74-83中所述，在低温下在不锈钢制的构件的表面内可以产生 氮和/或碳的过饱和溶体，其具有所期望的性质，即在耐腐蚀性不变的情 况下的较高的硬度。但两种方法均需要高的设备复杂性和高的资金和能量成本，为了操 作该装置，需要特别训练、通常甚至是科学培训过的人员。DE35 01 409 Al公开了一种用于表面硬化不锈钢的方法。在该方法 中，待硬化的工件首先通过用酸处理而表面活化，然后在加热的流化床 中进行处理，该流化床含有活性氮并优选还含有活性碳，他们能够扩散 到工件中。DE 695 10 719 T2描述了一种对奥氏体金属进行渗碳的方法。根据该 方法，金属在渗碳前在加热的情况下保持在含氟或含氟化物的气体气氛 中。然后在最高680°C的温度下对金属进行渗碳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本的有效方法，通过该方法能够使不 锈钢硬化，其中尽可能保持不锈钢的耐腐蚀性。采用根据本专利技术的方法，由不锈钢制成的工件的硬化是通过使元素 碳和/或氮扩散进工件表面而实现的，其中将工件浸入盐熔体中，并且将其暴露在低于45(TC的温度下15分钟至240小时。在此情况下，根据本专利技术的盐熔体包含以下成分 30至60重量％ 氯化钾(KC1) 20至40重量％ 氯化锂(LiCl)15至30重量％ 活化剂物质，包括氯化钡(BaCl2)和/或氯化锶(SrCl2)和/或氯化镁(MgCl2)和/或氯化钙(CaCl2)0.2至25重量％给予碳的物质，包括游离的氰化物和/或络合的氰化物。本专利技术避免了高的设备和能量消耗，并提供了即使对于较少培训的 人员也容易实施的简便的方法。此外，通过本专利技术，明显减小了不锈钢咬合即冷焊接的倾向，因此 也明显减小了粘附损耗。不锈钢表面的硬度从200至300 Vickers升高到 本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于硬化不锈钢表面的盐熔体，其包含以下成分：３０至６０重量％的氯化钾（ＫＣｌ）， ２０至４０重量％的氯化锂（ＬｉＣｌ），１５至３０重量％的活化剂物质，其包括氯化钡（ＢａＣｌ↓［２］）和／或氯化锶（ＳｒＣｌ↓［２］）和／或氯化镁（ＭｇＣｌ↓［２］）和／或氯化钙（ＣａＣｌ↓［２］），０．２至２５重量％的给予碳的物质，其包括游离的氰化物和／或络合的氰化物。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U鲍迪斯，M尼德迈尔，
申请(专利权)人：杜费里特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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