浙江至德鋼業有限公司對不銹鋼零件進行氣體滲氮,首先需要清除鈍化膜,然后在爐中加入氯化銨,但往往造成排氣孔堵塞,需經常進行清理,而且氣體滲氮時間長,滲氮層淺,所以一些熱處理工廠對小型薄片不銹鋼零件往往采用液體軟滲氮,從而較好地解決了不銹鋼小零件的滲氮問題,而且滲氮時間大大縮短。
液體軟滲氮,最初是在熔融的氰鹽中進行的。為了提高鹽浴的活性,將干燥后的空氣或氧氣通入鹽浴中,這不但起攪拌作用,而且還加速了氰鹽的氧化,使其變成氰酸鹽,進而分解出活性碳、氮原子,從而加速滲氮過程。經570℃保溫1.5~2h處理后,低碳鋼可以獲得0.046mm左右的滲層。
因氰鹽具有劇毒,已經被禁止使用。為此,我國廣大熱處理科技工作者經過反復試驗,研究出原料無毒(尿素),而且無需向鹽浴中通入空氣的液體軟滲氮法,其配比的成分見表3-19。
根據所采用的設備、坩堝的容量及其熔鹽的利用率(45%~50%),按配方進行鹽浴的配制。先將尿素、碳酸鈉、碳酸鉀和氯化鉀4種鹽混合均勻,并把混合好的鹽放在坩堝中,首先加入約1/3坩堝的混合鹽,然后接通電源,開足功率進行熔化。熔化操作在450~500℃進行。全部熔化后再將溫度升至滲氮溫度,取樣化驗。當熔鹽中的氰酸鹽含量為35%左右時,便可把工件放入鹽浴中滲氮;當鹽浴中的氰酸鹽降至30%以下時,應補充尿素加以調整。雖然以尿素為介質的鹽浴原料無毒,但反應產物(熔鹽)同樣具有毒性,因而在操作上應采取安全措施。
在以尿素為主的鹽浴軟滲氮的基礎上,又研究出一種在500℃氮碳共滲的最佳配方比,即鹽浴的CNO(35±2)%(35±2)%(質量分數),CN-<0.5%(質量分數)。工作中無需通空氣攪拌,鹽浴無需空載陳化,可直接處理。
該工藝與QPQ工藝、商業鹽J-2、TF-1工藝相同。氣門經低溫無毒鹽浴共滲(500℃×3h)和氧化復合處理(在160℃的氧化劑中保溫20min)后,其耐蝕性和外觀質量優異,硬度均在50HRC以上,變形小。內燃機氣門500℃液體軟滲氮后的測定結果見表3-20。