[發(fā)明專利]Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210044539.8
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN103290354A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 陶立民;孫文娟;曹韻牧;馬梅艷;鄭海鈞
• 申請（專利權）人: 上海匯眾汽車制造有限公司
• 主分類號: C23C8/32
• 分類號: C23C8/32
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

技術領域

本發(fā)明涉及離子氮碳共滲法，尤其涉及Cr12MoV鋼在等離子體氮碳共滲法。

背景技術

目前市場上的Cr12MoV鋼很少采用稀土定量催滲進行氮碳共滲(NH₃+CO₂)，本發(fā)明涉及在探究出的優(yōu)化等離子體氮碳共滲工藝參數(shù)上運用稀土La進行定量催滲。在汽車制造業(yè)中，沖壓件占汽車零部件有超過一半的比例。模具的失效形式和維修保養(yǎng)狀況是影響產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)成本的最重要原因之一。其中，冷沖模主要用在使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離而加工成形所需的制件方面，對模具材料的硬度、韌性、耐磨性和抗疲勞性能等指標要求都較高。用于生產(chǎn)較大批量工件的模具一般選用優(yōu)質合金工具鋼，例如Cr12MoV，DC53鋼等。影響冷沖模具壽命的主要因素有：(1)模具結構設計；(2)制造模具所選材料及其熱處理工藝；(3)表面強化及其維護保養(yǎng)。以上三個因素中任何一個出現(xiàn)問題，都可能使模具提前失效，導致模具尺寸精度和表面質量變差，更嚴重或使模具提前報廢。

對于在線使用的冷沖模具，常會遇到提前失效和正常失效。而冷沖模常規(guī)的主要失效形式是磨損，因為金屬板料在分離、成型、流動過程中與凸、凹模表面存在強烈的摩擦，從而使表面質量變差，甚至模具尺寸精度降低。因此，需要經(jīng)過多次修磨，包括小修和中修，甚至一兩次大修，以延長其使用壽命。對于使用中的冷沖模具，提高其耐磨性能最實用有效方法是對其進行表面修復，加強維修保養(yǎng)。以使模具保持外硬內韌特性。現(xiàn)在實際模具的修復技術主要技術之一就是離子氮碳共滲，因為此種方法具有滲氮速度快，工件變形小，節(jié)省能源等優(yōu)點，所以采用離子氮碳共滲法可以很好的解決模具修復問題。而在實際應用過程中，作為成形冷沖模具，離子氮碳共滲的滲層具有更大的厚度，而并非離子滲氮僅僅具有表面高的硬度，因此離子氮碳共滲對材料的耐磨性能具有更好的作用。另外，稀土元素在表面處理催滲方面已經(jīng)得到廣泛的研究，稀土元素特有的電子層結構和原子尺寸，存在于鋼中的稀土具有以下兩個特點：①具有較強的化學親和力；②可降低體系的能量。因此，在氮碳共滲時稀土元素原子周圍將形成包含氮、碳的原子氣團，在共滲時，稀土的加入可以促進C、N原子的擴散。而在現(xiàn)有研究中主要是針對稀土定性催滲，例如專利《稀土催滲離子硫、氮、碳共滲滲劑及工藝》(申請?zhí)枺?2114422.9)均很少涉及定量方面的研究；《稀土、碳、氮三元共滲劑及其配制方法》(項目編號：czl05055533)中涉及的稀土溶液配置方法則因為蒸發(fā)、飽和度以及真空度影響生產(chǎn)操作而定量困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝，以增強材料的耐磨性能。

為解決所述問題的Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝，其特點是，具有工藝參數(shù)：工藝溫度在510℃至520℃之間，NH₃∶CO₂(體積百分比)在8∶1至12∶1之間，NH₃流量為40mL/min至60mL/min之間，爐壓為在500Pa至700Pa之間。

所述的Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝，其進一步的特點是還加入稀土La進行等離子氮碳共滲，通過爐壓的控制來調控稀土La的濺射量，以定量調節(jié)稀土La離子在爐內氣氛中的濃度，對稀土La在使用前后進行精確的定量稱重，稀土La在爐內的濃度與稀土的失重量成正比關系，從而實現(xiàn)稀土La的定量催滲。

所述的Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝，其進一步的特點是所述稀土La的重量為10.41g。

所述的Cr12MoV鋼的氮碳共滲優(yōu)化工藝，其進一步的特點是所述稀土La為10×10×6mm的塊狀。

在推薦的稀土La定量催滲工藝條件下，白亮層的厚度比未加稀土時增加5-10μm，總滲層厚度增加40-60μm左右，表面硬度最高可達到920HV，摩擦磨損實驗發(fā)現(xiàn)原始試樣的磨損量為0.014-0.016g，在優(yōu)化工藝情況下，標準試樣的磨損量減小為0.009g-0.010g，而加稀土的試樣，磨損量進一步減小為0.008-0.009g，耐磨性能顯著提高，從而提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

所以本發(fā)明在稀土定量催滲方法的研究領域具有重要的意義。

附圖說明

圖1是Cr12MoV鋼在各種不同氮碳共滲處理工藝后的實際試樣磨損量。

具體實施方式

后述包括兩方面的實施例，一方面為等離子體氮碳共滲的優(yōu)化工藝(工藝參數(shù)的優(yōu)化)，另一方面是在優(yōu)化工藝的基礎上進行的稀土La定量催滲方法。