渗硫工艺及参数优化

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：2)硫氮共渗渗硫层只有结合在高硬度的基体上，才能充分发挥硫化物的减摩、润滑作用，因此，实际生产中应用较多的是硫氮共渗和硫氮碳共渗。液体硫氮共渗常用成分为20%NaCl＋30%BaCl2＋50%CaCl2，或在其中外加5%～10%FeS，并在盐浴底部通入氨气；处理温度为540～560℃，时间为1.5～2h。经℃×h处理，可得到0.02～0.03mm渗层。

渗硫是指在含硫的活性剂中加热工件，使钢和铸铁表面形成铁的硫化物层的化学热处理工艺。渗硫层硬度不高，对工件表面不产生硬化效果，但它能降低工件表面的摩擦因数，从而提高工件的耐磨性和抗擦伤能力。渗硫主要应用于轻负荷、低速运动的工件，如滑动轴承、低速变速器齿轮、钻岩机活塞气缸套筒等。

渗硫可分为低温渗硫和高温渗硫，为了保证渗硫后不影响基体的力学性能，渗硫温度一般采用略低于工件的回火温度，低温渗硫为170～205℃，高温渗硫为520～600℃，应用较广的是低温电解渗硫。

1.渗硫层组织、性能特点

渗硫层外观为灰黑色，由FeS和Fe2S组成，厚度为0.001～0.04mm，硬度为90～100HV。电子显微镜观察发现，渗硫层呈多孔鳞片状，容易沿滑动方向流动。渗硫层不仅在润滑条件下有减摩作用，而且在干摩擦条件下的摩擦因数也比较小，能够减少咬合与擦伤，降低磨损与点蚀。但是渗硫的这些优点需要在工件表面具有高硬度的条件下才能充分发挥出来，因此，渗硫大多是在工件整体强化或经过表面淬火、渗碳淬火、渗氮和碳氮共渗等表面强化处理之后进行，或者与渗氮、氮碳共渗同时进行，即进行硫氮共渗或硫氮碳共渗。

2.渗硫工艺方法

1)低温电解渗硫

低温电解渗硫是将工件放入渗硫盐浴中，并接直流电源正极，不锈钢板(或浴槽)接负极。电解渗硫的盐浴成分(质量分数)为75%硫氰酸钾(KSCN)＋25%硫氰酸钠(NaSCN)，混合盐的熔点为120℃。电解渗硫温度一般控制在80～190℃(温度太高熔盐易挥发)，熔融状态的盐发生电离

盐浴中的离子在直流电场的作用下，SCN-向阳极(工件)移动；K＋、Na＋向阴极(不锈钢板)移动，并通过下列电化学反应于工件表面形成FeS层

低温电解渗硫的工艺流程为：脱脂→沸水煮→酸洗→冷水清洗→中和→冷水清洗→电解渗硫→空冷至室温→清洗→浸入100℃热油→检验。脱脂和酸洗的目的是使工件表面活化。

2)硫氮共渗

渗硫层只有结合在高硬度的基体上，才能充分发挥硫化物的减摩、润滑作用，因此，实际生产中应用较多的是硫氮共渗和硫氮碳共渗。硫氮共渗和硫氮碳共渗的外层主要是渗硫层，摩擦因数小，抗咬合、抗擦伤能力强，渗层的里面是硬度高的渗氮层或碳氮共渗层，起支撑作用，耐磨性好，因而具有渗硫层与渗氮层两方面的优点。

硫氮共渗主要有液体硫氮共渗、气体硫氮共渗等。

(1)液体硫氮共渗。

液体硫氮共渗常用成分为20%NaCl＋30%BaCl2＋50%CaCl2(质量分数)，或在其中外加5%～10%FeS，并在盐浴底部通入氨气；处理温度为540～560℃，时间为1.5～2h。经此工艺处理后，硫氮共渗的W6Mo5C4V钢链片冲头的使用寿命成倍提高。硫氮共渗3Cr2W8V钢铝合金压铸模比软化氮的使用寿命提高3倍。

(2)气体硫氮共渗。

气体硫氮共渗的介质是氨气和硫化氢气体。硫化氢是由盐酸与硫化铁作用产生后通入炉内的。经(530～560)℃×(1～1.5)h处理，可得到0.02～0.03mm渗层。经硫氮共渗的高速钢刀具表面硬度为950～1050HV。

2)硫氮共渗

硫氮共渗主要有液体硫氮共渗、气体硫氮共渗等。

(1)液体硫氮共渗。

(2)气体硫氮共渗。

渗硫工艺及参数优化

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