一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法，属于化学热处理技术领域。本发明专利技术公开的一种高硬度减摩钢丝圈的制备方法，对钢丝圈进行氮碳共渗处理，促进碳、氮原子的渗入速度，提高化学热处理效率，解决了现有技术能耗大、耗时长的技术问题；本发明专利技术提供的方法仅仅需要简单的温度调控，对环境无污染，仅靠改变炉内温度和气氛实现，操作简单，具有广泛的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法


[0001]本专利技术属于化学热处理
，具体涉及一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢丝圈作为最小的纺织器材之一，虽然钢丝圈非常小，但其作用却很大。它是纺织细纱机完成加捻、卷绕不可缺的关键部件之一，其质量的优劣，直接影响成纱质量和纺纱效率。钢丝圈虽然产品小，但质量要求高，技术含量高，制造难度大。
[0003]钢丝圈在纺纱过程中的速度为45～50米/秒，相当于150～200公里/小时。钢丝圈的内脚在钢领跑道上的滑动是无润滑的摩擦磨损，它们处于高压、高速和高温的工作环境，引起接触面的不同程度磨损，导致钢领内跑道凹凸不平，钢丝圈运行不平稳，容易造成毛羽、棉结、断头等质量问题。因此，选择合适的钢丝圈材料和热处理技术是决定其使用寿命的重要因素之一。现在普通型钢丝圈常采用90#、T9A优质碳素工具钢和80WV合金钢制造，钢丝圈一般使用寿命在7～10天。现有的技术人员采用扩散渗V、W金属的BS(蓝宝石)表面处理与电镀+纳米金刚石共沉积方法(黑金)制备的钢丝圈寿命可达15～20天。
[0004]然而，由于大部分钢丝圈生产企业依然采用电镀等技术，存在一定的环境污染，能耗大等缺点；部分采用表面扩散渗金属方法由于需要长时间处理且表层组织控制难度大。因此，亟需开发一种高效节能的减摩钢丝圈表面处理技术，从而进一步改善和优化棉纺所需的高硬度减摩钢丝圈。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法，用以解决现有技术进行钢丝圈的表面强化处理时存在环境污染、能耗大、耗时长、表层组织控制难度大等技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种高硬度减摩钢丝圈的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将钢丝圈放置在加热设备中进行氧化处理，得到氧化后的钢丝圈；随后将氧化后的钢丝圈放置在氨气和甲醇溶液得到的裂解气的混合气体中，进行若干阶段的碳氮共渗处理，随后进行淬火，回火处理后得到一种高硬度减摩钢丝圈。
[0009]进一步地，所述高硬度减摩钢丝圈从表面至基体具有化合物弥散分布的硬化层；当化合物弥散分布的硬化层的厚度为15～35μm时，进行一个阶段的氮碳共渗处理，当化合物弥散分布的硬化层的厚度为36～100μm时，进行两个阶段的氮碳共渗处理。
[0010]进一步地，所述碳氮共渗处理在渗碳炉中进行；所述氮碳共渗处理的步骤为：将渗碳炉以升温速率15℃/min升至660～730℃，渗碳炉排气结束后将钢丝圈放置在渗碳炉中处理30～90min。
[0011]进一步地，所述甲醇溶液的滴入量为4.4
‑
5.2mL/min，所述氨气的流量为0.48
‑
0.55m3/h，氮碳总量为0.81％
‑
1.14％。(重量百分比)。(本专利所述氮碳总量为采用定碳片(钢箔厚度0.05mm，碳含量0.03％)，在氮碳共渗温度下，保温30分钟空冷，利用重量法所测的数值)。
[0012]进一步地，所述回火处理参数为：在设置温度为350～400℃的箱式电阻炉中，保温30～60min，随后空冷至室温。
[0013]进一步地，所述淬火的方式为油淬；所述氧化处理的过程为：在350～400℃下将钢丝圈放置在加热设备中，保温30～60min，随后进行空冷，得到氧化后的钢丝圈。
[0014]本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的高硬度减摩钢丝圈，所述高硬度减摩钢丝圈的表面具有致密白亮化合物层。
[0015]进一步地，所述致密白亮化合物层的厚度为3～10μm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术公开了采用上述制备方法得到的高硬度减摩钢丝圈，所述高硬度减摩钢丝圈表面具有一定厚度的化合物弥散分布的硬化层，并且化合物弥散分布的硬化层的厚度可依靠改变炉内温度和气氛实现15～100μm之间的可控调整，能够提高钢丝圈表面硬度和耐磨性；另外在高硬度减摩钢丝圈的表面具有3～10μm的致密白亮化合物层，低于钢领的硬度～HV700，使其具有一定(约七天)寿命，且基本上不影响更为贵重的磨擦副
‑
纲领的寿命。此外，本专利技术提供的方法仅需要简单的温度调控，对环境无污染，仅靠改变炉内温度和气氛实现，操作简单，既适用于碳素工具钢也适用于低碳及高碳合金结构钢，应用范围广泛，不受基体碳含量的影响，具有重要的应用价值。
[0018]进一步地，本方法使用的碳氮共渗温度为660～730℃，碳氮共渗热处理温度低，时间短，可以有效避免热处理变形问题，同时降低钢丝圈处理成本，节能高效。
[0019]本专利技术公开了采用上述制备方法得到的高硬度减摩钢丝圈，所述高硬度减摩钢丝圈从表面到基体具有化合物弥散分布的硬化层(梯度纳米硬化层)，并且梯度纳米硬化层的厚度可依靠改变炉内温度和气氛实现15～100μm之间的可控调整，能够提高钢丝圈表面硬度和耐磨性；另外在高硬度减摩钢丝圈的表面具有3～10μm的致密白亮化合物层，其具有耐磨、减摩自润滑的优异性能，可降低摩擦系数，有效避免钢丝圈因恶劣工作环境下高温、腐蚀和摩擦等因素报废过快，从而减少不必要的损失；根据相关实验结果表明，本专利技术制备得到的高硬度减摩钢丝圈能实现表面硬度适中(HV
0.2
:626～716)，并保持钢丝圈心部基体组织不变，保留足够的韧性(HV
0.2
:208～366)，获得表硬里韧的性能匹配，使得钢丝圈耐磨、减摩的同时具备较佳的装配韧性，实现即容易上纲领又耐磨，从而提高钢丝圈使用寿命。
附图说明
[0020]图1为实施例1得到的经700℃/90min+730℃/30min氮碳共渗+回火后得到的高硬度减摩钢丝圈的组织图；
[0021]其中：a
‑
金相显微镜50X下的钢丝圈宏观形貌；b
‑
金相显微镜500X下的钢丝圈表面的化合物弥散分布的硬化层形貌；
[0022]图2为实施例2得到的经660℃/60min+730℃/60min氮碳共渗+回火后得到的高硬度减摩钢丝圈的组织图；
[0023]其中：a
‑
金相显微镜100X下的钢丝圈宏观形貌；b
‑
金相显微镜500X下的钢丝圈表
面的化合物弥散分布的硬化层形貌；
[0024]图3为82B钢丝圈经710℃/90min氮碳共渗+回火后的组织特征图；
[0025]其中：a
‑
金相显微镜50X下的钢丝圈宏观形貌；b
‑
金相显微镜500X下的钢丝圈表面的化合物弥散分布的硬化层形貌；
[0026]图4为GGr15钢丝圈经710℃/90min氮碳共渗+回火后的组织特征图；
[0027]其中：a
‑
金相显微镜100X下的钢丝圈宏观形貌；b
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度减摩钢丝圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钢丝圈放置在加热设备中进行氧化处理，得到氧化后的钢丝圈；随后将氧化后的钢丝圈放置在氨气和甲醇溶液得到的裂解气的混合气体中，进行若干阶段的碳氮共渗处理，随后进行淬火，回火处理后得到一种高硬度减摩钢丝圈。2.根据权利要求1所述的一种高硬度减摩钢丝圈的制备方法，其特征在于，所述高硬度减摩钢丝圈从表面至基体具有化合物弥散分布的硬化层；当化合物弥散分布的硬化层的厚度为15～35μm时，进行一个阶段的氮碳共渗处理，当化合物弥散分布的硬化层的厚度为36～100μm时，进行两个阶段的氮碳共渗处理。3.根据权利要求2所述的一种高硬度减摩钢丝圈的制备方法，其特征在于，所述碳氮共渗处理在渗碳炉中进行；所述氮碳共渗处理的步骤为：将渗碳炉以升温速率15℃/min升至660～730℃，渗碳炉排气结束后将钢丝圈放置在渗碳炉中处理30～90min。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭长生，张国君，林建生，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：