一种高碳钢零件表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种高碳钢零件表面处理方法，在渗金属之前对零件进行氮碳稀土共渗。与现有技术相比，本发明专利技术在渗金属处理前对高碳钢零件进行氮碳稀土共渗预处理，在金属工件表面形成高于基体的碳浓度、较大的晶格畸变和较多的缺陷，从而有利于加速金属原子和碳原子扩散，使渗金属更加高效，并使渗层致密牢固。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术设及一种化学热处理方法，特别是金属表面渗金属热处理的方法。 技术背景： 一般使用条件下，钢材的失效多源于表面，表面强化技术可W使材料表面的成分、 组织、结构发生变化，起到提高表面性能的作用，可W明显延长材料使用寿命。表面渗金属 是金属零件表面强化的常见方法。 渗金属是使一种或多种金属原子渗入金属工件表层内的化学热处理工艺。将金属 工件放在含有渗入金属元素的渗剂中，加热到一定溫度，保持适当时间后，渗剂热分解所产 生的渗入金属元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件 表层的化学成分、组织和性能。部分渗金属处理不仅是渗剂金属原子渗入钢基体，还有渗剂 原子与来自基体的碳或氮原子结合行程碳化物或氮化物或碳氮化物的覆层，例如渗铭、渗 饥。渗金属的方法主要有固体法（如粉末包装法、膏剂涂渗法等）、液体法（如烙盐浸溃法、 烙盐电解法、热浸法等）和气体法。金属元素可单独渗入，也可几种共渗，还可与其他工艺 (如电锻、喷涂等）配合进行复合渗。与渗非金属相比，渗金属形成的渗层（或覆层）浅，渗 速慢，一般须在较高溫度下进行扩散。因而，通过怎样的处理工艺使得渗金属更加高效并能 够形成致密坚硬牢固的渗层，W满足苛刻的工况要求，是本专利技术所要解决的技术问题。 现阶段金属零件渗金属研究较多的是盐浴渗金属和固体粉末法渗金属。 阳0化]专利号为CN103526154A的中国专利公开了一种铭饥稀±多元共渗棚砂盐浴渗金 属的渗剂和应用方法，首先在相蜗中烙化棚砂，再将渗剂、还原剂、活化剂、稀±放入烙化反 应均匀，同时将工件预热，然后在900°C-980°C的溫度下，在所述的渗剂中盐浴处理2-8小 时，然后回火。所得渗层厚度约为0.01mm。盐浴渗金属设备简单，加热均匀，渗后可直接泽 火，但工作环境恶劣，渗层质量不易控制，工作效率低下。 单纯采用固体粉末法渗金属，因为作为渗剂的金属元素原子半径较大，渗速很慢， 并且容易在渗层与基体中间行程贫碳层，影响零件质量。目前通常做法是先在工件表面渗 碳，在工件表面形成晶格崎变和碳浓度梯度，然后再做渗金属处理。 阳007] 专利号为CN101033554A的中国专利公开了一种高碳钢销轴渗饥复合处理 工艺，首先将高碳钢做渗碳处理，然后在高溫箱式炉中采用固体粉末法渗饥，渗饥溫 度950 °C-990 °C，渗饥时间6-8小时。渗饥后工件做等溫泽火。所得渗层厚度为 0.Olmm-0. 02mm。但运种方法仍具有缺陷：一是高碳钢含碳量高，不容易渗碳，二是渗碳泽火 容易引起零件变形。
技术实现思路
： 为了解决现有技术中盐浴渗金属工作环境恶劣，渗层质量不易控制，工作效率低 下W及高碳钢不容易渗碳，而且泽火容易引起零件变形的问题，本专利技术提供一种高碳钢零 件表面处理方法。 阳009] 本专利技术的技术方案为： ，在渗金属之前对零件进行氮碳稀上共渗。与现有 技术相比，本专利技术在渗金属处理前对高碳钢零件进行氮碳稀±共渗预处理，在金属工件表 面形成高于基体的碳浓度、较大的晶格崎变和较多的缺陷，从而有利于加速金属原子和碳 原子扩散，使渗金属更加高效，并使渗层致密牢固。本专利技术中所述高碳钢，含碳量大于0. 60%，其中优选轴承钢。 优选的是：零件在预处理-氮碳稀±共渗前要去油去诱； 优选的是：氮碳稀±共渗方式为气体氮碳稀±共渗。 优选的是：气体氮碳稀±共渗的渗剂为稀±催渗剂和氮碳渗剂，所述氮碳渗剂包 括氨气W及任选自甲醇、乙醇、丙烷、甲烧的一种或几种的组合；和/或所述氮碳渗剂包括 甲酯胺、Ξ乙醇胺、碳酷胺的一种或多种。稀±催渗剂溶于甲醇、乙醇或甲酯胺中，稀±催渗 剂与溶剂的体积比为1 : 50~1 : 200。优选的是：氮碳稀±共渗溫度为560°C-600°C，共渗保溫时间为1-5小时，渗后零 件直接泽入油中。与现有技术相比，氮碳稀±共渗在低溫下进行，避免了零件的泽火变形。 优选的是：零件经氮碳稀±共渗后去掉表面油污和氧化膜。 优选的是：渗金属过程在箱式炉或密封好的转炉中进行。 优选的是：渗金属中的元素为铭、饥、侣、棚、锋中的一种或几种。[001引优选的是：渗金属的方法为固体粉末法。 优选的是：渗金属溫度为900°c-110(rc，零件与渗剂质量比为0.8 : 1-1.5 : 1， 渗金属保溫时间为5-12小时；渗剂中混合有分散剂、催化剂等，零件与渗剂混合均匀。 优选的是：渗金属后还包括等溫泽火。 优选的是：等溫泽火零件在850°C-920°c保溫30-60分钟，盐浴泽火液溫度 250°C-350°C，泽火时间30-60分钟。与现有技术相比，等溫泽火避免了渗金属层与基体因 热应力引起的容易开裂的问题。 优选的是：零件等溫泽火后抛光。 本专利技术采用了W上技术方案，在高碳钢零件渗金属前对零件做氮碳稀±共渗预处 理，使零件表面形成碳、氮、稀±的浓度梯度、晶格崎变和空位、位错等缺陷，在零件表层形 成高能状态和利于原子扩散的通道，有利于金属元素的渗入，在同样的渗金属条件下，经氮 碳稀±共渗预处理的工件比未经预处理的工件渗层厚度显著提高。同时为钢基体表面提供 了足够的碳、氮原子W行程碳化物、氮化物和碳氮化物。进一步的氮碳稀±共渗在低溫下进 行，避免了零件的泽火变形。后续的等溫泽火，避免了渗金属层与基体因热应力引起的容易 开裂的问题。本专利技术通过低溫氮碳稀±共渗-渗金属-等溫泽火，渗层质量易控制，工作效 率高，且大幅度提高了高碳钢的表面硬度，避免泽火的变形和开裂。【具体实施方式】： 对比例1 :选取G化15圆棒为试验材料，棒料长30mm，直径8mm，去油去诱后做渗铭 饥处理，渗铭饥溫度980°C，保溫8小时。 阳02引对比例2 :选取G化15圆棒为试验材料，棒料长30mm，直径8mm，放入网带炉做渗碳 处理，其中渗碳剂为丙烷，稀释剂为甲醇，渗碳溫度880°C，碳势1. 2%。渗碳时间2小时，泽 入泽火油中。将工件表面油污、铁诱去掉后，做渗金属处理。渗金属工艺同对比例1。 对比例3 :选取G化15圆棒为试验材料，棒料长30mm，直径8mm，放入井式气体氮碳 共渗炉做氮碳共渗处理，其中渗碳剂为甲醇，渗氮剂为氨气，氮碳共渗溫度570°C，氨气流量 200LA。共渗时间1小时，泽入泽火油中。将工件表面油污、铁诱去掉后，做渗金属处理。渗 金属工艺同对比例1。 实施例1 :选取G化15圆棒为试验材料，棒料长30mm，直径8mm，放入井式气体氮碳 共渗炉做氮碳稀±共渗，其中渗碳剂为甲醇，渗氮剂为氨气，稀±催渗剂溶于甲醇中，稀± 催渗剂与甲醇的体积比为1 : 80,氮碳共渗溫度570°C，氨气流量2(K)LA。共渗时间1小 时，泽入泽火油中。将工件表面油污、铁诱去掉后，做渗金属处理。渗金属工艺同对比例1。 阳02引实施例2 :选取G化15圆棒为试验材料，棒料长30mm，直径8mm，放入井式气体氮碳 共渗炉做氮碳稀±共渗，其中渗碳剂为甲烧，渗氮剂为氨气，稀±催渗剂溶于甲烧中，稀± 催渗剂与甲烧的体积比为1 : 100,氮碳共渗溫度580°C，氨气流量2(K)LA。共渗时间1小 时，泽入泽火油中。将工件表面油污、铁诱去掉后，做渗金属处理。渗金属工艺同对比例1。 上述实施例中，渗金属层厚度对比如下表：阳031 ] 由上表可知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高碳钢零件表面处理方法，其特征在于：在渗金属之前对零件进行氮碳稀土共渗。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玉谟，尚召华，刘营，高配彬，
申请(专利权)人：青岛征和工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37