[發(fā)明專利]鋼件的表面滲硼處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110007419.6
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102051572A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吾塔;陳勇;魯軍
• 申請（專利權(quán)）人: 寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司
• 主分類號: C23C8/70
• 分類號: C23C8/70
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯(lián)專利代理事務(wù)所(有限公司) 65107
• 代理人: 李振中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼材的熱處理方法，特別是鋼件的表面滲硼處理方法。

背景技術(shù)

把鋼制工件放在能產(chǎn)生某種元素原子的介質(zhì)中，加熱到一定的溫度，停留適當(dāng)?shù)臅r間，隨后冷卻下來從而改變工件表層的成分和組織，這一工藝過程被稱為鋼的化學(xué)熱處理。

鋼的表面化學(xué)處理，目前成熟的工藝以滲碳和滲氮為主，還可以碳氮共滲。滲碳、滲氮和碳氮共滲是把工件放置在發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)的氣相中完成的。

鋼的滲碳：例如齒輪、凸輪、棘輪等對其性能有特殊要求，即鋼件的表面不但具有高的硬度和耐磨性，同時具備高的沖擊韌性。如果用含碳量比較高的鋼來制造，雖然鋼的表層硬度和耐磨性能達(dá)到要求，但是難以滿足高韌性的需要。如果用低碳鋼所得結(jié)果正好相反。但是用低碳鋼或低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，爾后提高表層含碳量，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)表面滲碳處理，就能達(dá)到上述性能要求。鋼的滲碳包括固體滲碳和氣體滲碳。滲碳由于在高溫（900～950℃）下進(jìn)行，過程持續(xù)時間長，很難避免鋼的晶粒粗大，因此滲碳鋼需淬火（正火）+回火處理。

鋼的滲氮：滲氮是鋼的表層吸收氮原子的過程，把工件放在密閉容器（容器中加入NH₃）中加熱NH₃=3H₂+2N（可逆反應(yīng)），隨著溫度的不同（500～650℃）NH₃的分解率在15～60%。氮與鐵形成Fe₂N、Fe₄N和含氮的鐵素體，淡化層對空氣、淡水、過熱蒸汽有耐腐蝕能力，但滲氮后的工件容易變形，需要再次修磨。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼件的表面滲硼處理方法，既能夠使得鋼件表面具有較高的硬度，又能夠提高鋼件表面的耐磨性能和韌性。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種鋼件的表面滲硼處理方法，該方法依次包括下列步驟：1.物料配比：無水硼砂為88%、Na₂CO₃為10%，碳化硅為12%，以上配比為質(zhì)量百分比，總量根據(jù)鋼件的大小及形狀，以熔化后形成的熔池能淹沒鋼件為宜；2.物料熔化及溶池形成：首先將無水硼砂放入一不銹鋼容器內(nèi)，加熱到650℃，然后加入SiC粉進(jìn)行攪拌，待硼砂完全熔化，溶池溫度達(dá)到800℃時，再加入Na₂CO₃，加強攪拌到溶池溫度達(dá)到930℃，將需要滲硼的鋼件放置入硼砂浴中滲硼，溶池溫度保持930℃恒溫，時間大于3小時；3.取出鋼件，自然冷卻到常溫，然后對鋼件進(jìn)行淬火——回火——修磨處理，方可使用。

在本發(fā)明方法中，在硼砂中加入一定量的SiC粉使其快速溶解。溶解后的硼砂中加入一定量的Na₂CO₃，加速硼砂（Na₂OB_xO_y）快速分解。通過試驗，確定鋼件滲硼原料組成及最佳配比，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：硼砂含量88%、Na₂CO₃含量10%、SiC粉含量12%。通過試驗，確定了鋼件滲硼的最佳溫度為930℃。獲得了最佳溫度下的鋼件滲硼速率，鋼件在930℃熔融的硼砂浴中浸泡3小時，溶液中的[B]可滲進(jìn)鋼件表面0.2mm的厚度。

本發(fā)明方法通過工件表面滲硼獲得高硬度的鋼件表面，鋼件滲硼后表面硬度可達(dá)到1200HV以上（滲碳最高可達(dá)到800HV），大幅度提高了鋼件的耐磨能力，硬度每提高100?HV，鋼件的耐磨能力可提高2.5～3.0倍。該方法處理的鋼，尤其適用于在復(fù)雜工況條件下使用的鋼結(jié)構(gòu)件、鑄鋼件等，具有高硬度、高的耐磨性等優(yōu)良的性能。可廣泛應(yīng)用于要求靜磨察條件使用的工件，例如車軸、齒輪等求高硬度、高耐磨性鋼件的各個領(lǐng)域。

具體實施方式

一種鋼件的表面滲硼處理方法，該方法依次包括下列步驟：1.物料配比：無水硼砂為88%、Na₂CO₃為10%，碳化硅為12%，以上配比為質(zhì)量百分比，總量根據(jù)鋼件的大小及形狀，以熔化后形成的熔池能淹沒鋼件為宜；2.物料熔化及溶池形成：首先將無水硼砂放入一不銹鋼容器內(nèi)，加熱到650℃，然后加入SiC粉進(jìn)行攪拌，待硼砂完全熔化，溶池溫度達(dá)到830℃時，再加入Na₂CO₃，加強攪拌到溶池溫度達(dá)到930℃，將需要滲硼的鋼件放置入硼砂浴中滲硼，溶池溫度保持930℃恒溫，時間6小時；3.取出鋼件，自然冷卻到常溫，然后對鋼件進(jìn)行淬火——回火——修磨處理，方可使用。