[發明專利]一種高強高韌細晶復合結構板材及其制造方法

有效

• 申請號: 201510388628.8
• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN104911609B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 佟偉平;姚權桐;張輝
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C21D7/06;C23C8/26;C23C8/38
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

1.一種高強高韌細晶復合結構板材的制造方法，其特征在于按以下步驟進行：

（1）將材質為純鐵、低合金鋼、AHSS鋼或IF鋼的板材進行雙側表面細晶化處理，得到厚度100~200μm的塑性變形層；表面細晶化處理是在持續通入保護氣體條件下，通過板式表面細晶化實驗機的拋射器向板材表面拋射彈丸來實現，拋射彈丸為0.3~2mm的不銹鋼球，拋射器轉速為300~1500rad/min，拋射時間5~30min；其中板材在輥道上做進給運動，輥道的進給速度為0.01~0.1m/s；

（2）將表面細晶化處理后的板材在400~560℃進行滲氮處理，滲氮處理結束后隨爐冷卻至常溫，冷卻過程持續通入氨氣或抽真空；滲氮處理采用氣體滲氮或離子滲氮方式進行；

所述的氣體滲氮的步驟為：將表面細晶化板材密封在氮化爐內，打開換氣閥和氨氣閥，向氮化爐內通入純氨氣，待井式氮化爐內氣氛為100%的純氨氣后開始加熱，升溫速度8±2℃/min，待井式氮化爐升溫至400~560℃，保溫3~6h，然后隨爐冷卻，冷卻過程持續通入氨氣，待爐內溫度降至70~80℃時，停止通入氨氣，完成氣體滲氮；

所述的高強高韌細晶復合結構板材雙側表層為細晶復合結構滲氮層，細晶復合結構滲氮層由細晶滲氮層、強塑性變形滲氮層、普通塑性變形滲氮層和普通擴散層四部分構成，細晶復合結構滲氮層由超細晶的ε-Fe₃-₂N和含氮固溶體構成，表面硬度為850~1200HV；有效硬化層厚度200~300μm，有效硬化層厚度占高強高韌細晶復合結構板材厚度1/2~1/4；所述的高強度高韌性細晶復合結構板材尺寸為：長500~1000mm，寬500~1000mm，厚0.5~2mm；

所述的離子滲氮的步驟為：將表面細晶化板材置于離子滲氮爐中陰極樣品臺上，抽真空至≤1×10^-3Pa，通入氬氣至5~15Pa，通電至有輝光，對表面細晶化板材進行離子轟擊清潔表面；然后通入氮氣和氬氣至200Pa并保持流通，并將離子滲氮爐內溫度升至400~560℃，通電至有輝光，保持時間為2~5h，最后冷卻至常溫，冷卻過程中抽真空至≤1×10^-3Pa，完成離子滲氮；其中氮氣和氬氣的流量比為1:1；

所述的板式表面細晶化處理實驗機包括輥道、屏蔽室、彈丸拋射系統和供丸系統；板式表面細晶化處理實驗機固定在基礎上；屏蔽室上設有保護氣入口和保護氣出口，下方設有彈丸回收漏斗；彈丸拋射系統共設有4部彈丸拋射器，彈丸拋射器分為兩組，分別位于屏蔽室內部的輥道上方和下方；各拋射器均與一個供丸系統裝配在一起；供丸系統的彈丸進口與上螺旋輸送器的出口相配合，上螺旋輸送器的進口與彈丸提升裝置的出口相配合；彈丸提升裝置的進口與下螺旋輸送器的出口相配合，下螺旋輸送器的進口與彈丸回收漏斗的底口相配合。

2.根據權利要求1所述的高強高韌細晶復合結構板材的制造方法，其特征在于所述的保護氣體為氮氣或氬氣。