【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，具体涉及一种金属材料复合强化方法及其应用。
技术介绍
1、在机械设备、航空航天、交通运输等诸多领域都大量的使用各类的金属材料，其中很多应用场景对金属材料的耐摩擦磨损性能和长寿命服役的抗疲劳性能提出了更高的要求。因此，越来越多的强化手段应用到了金属材料当中，包括高能束处理、喷砂处理、渗透处理等，其中，喷砂强化技术作为一种典型的形变强化手段，主要是靠弹丸的高速冲击使表面产生往复的塑性变形，最终在表面形成弹塑性变形层，具有加工工艺简单、成本较低，且不受场地和工件尺寸的限制等优点，在工程领域得到了广泛应用。表面热处理与热化学处理技术主要包括渗c、渗zr、渗crn、等离子氮化等，可以大幅提升金属表层硬度增加局部屈服强度。
2、但是目前强化手段单一，单一的强化手段对于机械变形件和复杂工件的效果不是很理想，因此亟需一种复合强化手段，达到分区域耦合作用，既可以功能性分区的作用，又可以起到复合整体加强的作用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种金属材料的复合强化方法及其应用，该复合强化方法处理得到的减摩耐磨金属材料，具有表面硬度大、减摩耐磨性能好、可有效抑制裂纹的萌生和早期扩展、摩擦疲劳寿命高的特点。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种金属材料的复合强化方法，其包括以下步骤：在金属基体表面划分出若干渗透区域与若干喷砂区域，对所述渗透区域进行渗透强化处理，对所述喷砂区域进行喷砂强化处理；其中，所述渗透区域与所述喷砂区
3、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，单个所述渗透区域与单个所述喷砂区域的面积相等。
4、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透区域的个数不少于2个，所述喷砂区域的个数不少于2个。
5、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述金属基体的材料为低碳合金结构钢、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢中的一种，例如q195、q215、q235、q275、q390、q420、y40mn、30mn、15crmo、45crni、20crni3h、gcr9、gcr15、g20crmo、5crnimo、w2mo9c、1cr18ni12、8cr17、2cr21ni12n等，可以应用到大部分的金属钢材，具有较大的应用范围。
6、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述金属基体经过酸洗处理去除金属基体材料氧化皮和锈蚀物，之后进行渗透强化处理或喷砂强化处理。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述酸洗处理采用硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸中的一种或两种以上的组合。
8、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透区域与喷砂区域的形状各自独立地选自矩形、平行四边形、圆形、或不规则图形。
9、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述金属基体划定区域一般为相邻的矩形，或者为相邻的平行四边形，根据工件的不规则性，也可设计成其他形状，如圆形等，以适应工件的不规则性满足不同区域的强化需要。
10、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，任意两个渗透区域的形状可以相同或不同，任意两个喷砂区域的形状可以相同或不同。
11、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在金属基体表面平行划分出若干渗透区域与若干喷砂区域，所述渗透区域与喷沙区域相互间隔排列。
12、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透强化处理为渗c、渗zr、渗crn、等离子氮化中的一种或两种以上的组合。
13、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透强化处理采用真空离子渗透炉进行。
14、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透强化处理的温度为400℃-700℃，例如400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃。
15、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述渗透强化处理的时间为30h-80h，例如30h、35h、40h、45h、50h、55h、60h、65h、70h、75h、80h。
16、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂强化处理采用的喷砂颗粒为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂中的一种或两种以上的组合。
17、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂颗粒的粒径为40μm-500μm，例如50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm，更优选为40μm-120μm。
18、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂强化处理的压力为20n-150n，例如20n、30n、40n、50n、60n、70n、80n、90n、100n、110n、120n、130n、140n、150n，更优选为50n-120n。
19、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂强化处理的角度为15°-90°，例如15°、30°、45°、60°、75°、90°。
20、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂强化处理的距离为80mm-300mm，例如80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm、300mm。
21、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述喷砂强化处理采用干式箱体喷砂机进行。
22、根据本专利技术的具体实施方案，上述金属材料的复合强化方法包括以下具体步骤：
23、(1)首先通过酸洗的方式去除金属基体材料氧化皮和锈蚀物；
24、(2)在金属基体上划定区域并进行渗透处理，通过真空离子渗透炉调整工艺进行渗透强化处理；
25、(3)在渗透强化处理后的其他区域通过干式箱体喷砂机进行喷砂强化处理。
26、本专利技术还提供了一种减摩耐磨的金属材料，其由上述金属材料的复合强化方法处理而得。
27、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述减摩耐磨的金属材料的强化层或硬质层的厚度为200μm-300μm，硬度为hv 500-hv 700。
28、本专利技术还提供了上述减摩耐磨的金属材料在耐磨损、抗疲劳、抗界面粘着的零件中的应用。
29、本专利技术在金属材料的不同区域分别进行渗透强化处理和喷砂强化处理，其中，渗透强化处理可以明显增强金属基体材料的表面硬度，进而提升金属材料的减摩耐磨性能，喷砂强化处理通过引入了一定深度的表面残余压应力，抵消了摩擦疲劳测试中产生的拉压力，可有效抑制裂纹的萌生和早期扩展，使金属材料的摩擦疲劳寿命明显提高，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属材料的复合强化方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述金属基体的材料为低碳合金结构钢、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢中的一种；
3.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透区域与喷砂区域的形状各自独立地选自矩形、平行四边形、圆形、或不规则图形；
4.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透强化处理为渗C、渗Zr、渗CrN、等离子氮化中的一种或两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透强化处理的温度为400℃-700℃；
6.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述喷砂强化处理采用的喷砂颗粒为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂中的一种或两种以上的组合；
7.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述喷砂强化处理的压力为20N-150N，优选为50N-120N；
8.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述喷砂强化处理采用干式箱
9.一种减摩耐磨的金属材料，其由权利要求1-8任一项所述的金属材料的复合强化方法处理而得；
10.权利要求9所述的减摩耐磨的金属材料在耐磨损、抗疲劳、抗界面粘着的零件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种金属材料的复合强化方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述金属基体的材料为低碳合金结构钢、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢中的一种；
3.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透区域与喷砂区域的形状各自独立地选自矩形、平行四边形、圆形、或不规则图形；
4.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透强化处理为渗c、渗zr、渗crn、等离子氮化中的一种或两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的金属材料的复合强化方法，其中，所述渗透强化处理的温度为400℃-700℃；...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。