[發明專利]高濃度滲碳鋼的制造方法

無效

• 申請號: 200780041343.0
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101535522A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 森田敏之;猿山將臣;露崎博幸
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C21D1/06;C21D6/00;C22C38/00;C22C38/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭;譚 輝

技術領域

本發明涉及高濃度滲碳鋼的制造方法，更具體而言，本發明涉及其中通過滲碳處理而使精細的球形碳化物能夠大量析出在表面中而制造高濃度滲碳鋼的方法。

背景技術

滲碳是指在滲碳氣氛中加熱鋼從而增加表面中的碳濃度的處理。滲碳通常應用于低碳鋼，所述低碳鋼在滲碳后淬火，然后再使用。經過這種滲碳-淬火處理的材料被稱作表面硬化鋼或滲碳鋼，由于這類鋼具有硬質表面和軟質內部，因此它們在商業上被用作諸如軸、軸承、齒輪、活塞銷和凸輪等機械部件。

在滲碳處理中，增加材料表面附近的碳濃度以析出碳化物的處理被特稱為“高濃度滲碳”。通過高濃度滲碳獲得的材料含有分散于它們的表面中的硬質碳化物，因此它們的特征在于，與通過進行常規的共析滲碳獲得的那些材料相比，它們具有較高的耐磨性和較高的表面疲勞強度。

然而，由于經過高濃度滲碳處理的材料的特性受到碳化物分散狀態的強烈影響，因此必須分散大量精細的球形碳化物，以獲得高強度(參考非專利文獻1)。具體而言，在晶界析出的粗碳化物會導致強度降低。

因此，為了解決這一問題，按照慣例，已有各種提案被提出。

例如，專利文獻1揭露了一種鋼滲碳處理方法，在所述方法中，對于由含C：0.05％～0.45％的鋼制機器結構部件進行以下步驟：

(i)通過在高于或等于880℃的溫度進行的等離子滲碳來進行一次滲碳，以使部件表面的碳濃度增加至大于或等于鋼的Acm，從而在表面附近析出碳化物；

(ii)將機器結構部件逐漸冷卻至低于鋼的Arl的溫度，在將溫度保持在該水平后，再將其加熱到超過Arl的溫度；

(iii)通過在比一次滲碳溫度低10℃～60℃的溫度進行的再次等離子滲碳來進行二次滲碳；和

(iv)立即淬火和回火或在進行擴散處理后淬火和回火，從而獲得下述部件，所述部件中表面碳濃度大于或等于1.5％、滲碳層中碳化物的形狀近似球形，并且具有優異的耐磨性和優異的抗俯仰性(pitchingresistance)。

此外，該文獻還揭露了在上述步驟(iii)后進行的以下步驟：

(v)將機器結構部件逐漸冷卻至低于鋼的Arl的溫度，立即將溫度保持在該水平，再將其加熱到超過Arl的溫度；

(vi)通過在比二次滲碳溫度仍低10℃～60℃的溫度進行的再次等離子滲碳來進行三次滲碳；和接下來的步驟(iv)，

由此獲得表面碳濃度大于或等于1.7％的部件，其中滲碳層中碳化物的形狀近似球形，并且所述部件具有優異的耐磨性和優異的抗俯仰性。

在該文獻還描述了以下內容：

(1)當使用等離子滲碳作為滲碳處理方法時，無須擔心會存在滲碳不均勻性，因為雖然碳勢高，但是生成的煤煙少；

(2)由于在一次滲碳中，滲碳在高于Acm的高度進行，碳化物可能會以團塊形狀析出在奧氏體晶界處；

(3)滲碳后，當溫度先被降低至低于Arl的溫度并再次升高至高于Arl的溫度時，奧氏體晶界會遷移，結果，最初存在于晶界處的碳化物會保留在新奧氏體晶粒中；和

(4)通過進一步進行二次滲碳，碳化物析出在新奧氏體晶界處，通過新生成的碳化物和上述殘留的碳化物，可以獲得具有優選碳化物分布的滲碳層。

此外，專利文獻2揭露了一種鋼部件的滲碳熱處理方法。所述方法包括：

以大于或等于0.1℃/秒的冷卻速率，將在經滲碳處理使表面碳濃度達到大于或等于0.8％水平的鋼部件在所述滲碳處理之后冷卻至低于或等于300℃的溫度，

加熱鋼部件至下述溫度范圍，所述溫度范圍為從比鋼的Acl轉變溫度高50℃到比鋼的Acl轉變溫度低150℃，

將鋼部件保持在該溫度，和

以10℃/秒的加熱速率進一步升溫至下述溫度并保持該溫度，在所述溫度，鋼部件的中心部分獲得奧氏體單相或者奧氏體/鐵素體雙相，其中鐵素體面積比小于或等于30％，

直接進行淬火或者在將溫度降低至淬火所需的預定水平后淬火。

據該文獻描述，通過將滲碳鋼部件保持在從比鋼的Acl轉變溫度高50℃到比鋼的Acl轉變溫度低150℃的溫度范圍內，精細碳化物可以生長。

非專利文獻1：下村哲也、森田敏之、井上幸一郎著，電氣制鋼(ElectricFurnace?Steel)，第77卷(2006)，第11頁

專利文獻1：日本專利公報JP-B-2808621

專利文獻2：日本專利公開公報JP-A-6-108226

發明內容

本發明要解決的問題