[發(fā)明專利]用于快速擴散的表面層及其生產方法

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• 申請日: 2015-04-08
• 公開（公告）號: CN107484420A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: J·王;X·熊
• 申請（專利權）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: C23C8/02
• 分類號: C23C8/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 王琳,羅文鋒

技術領域

本公開主要涉及的領域包括鐵素體氮碳共滲工藝。

背景

鐵素體氮碳共滲工藝使用一段預定量的時間的爐處理，從而使碳和氮擴散到部件的表面中。在熱處理之前制備部件的表面可以增加或減少該部件的表面上的擴散速率。

說明性變體的概述

多個變體可以包括一種方法，所述方法可以包括激光沖擊強化工作部件的摩擦工作面，并且可以包括對所述摩擦工作面施加鐵素體氮碳共滲工藝，從而可以加速碳原子和氮原子擴散到所述摩擦工作面中。

多個變體可以包括一種方法，所述方法可以包括對工作部件的摩擦工作面進行機械加工；激光沖擊強化所述摩擦工作面；以及對所述摩擦工作面施加鐵素體氮碳共滲工藝，從而可以加速碳原子和氮原子擴散到所述摩擦工作面中。

多個變體可以包括一種方法，所述方法可以包括在約610℃的溫度下對工作部件施加應力消除處理3小時；對工作部件的摩擦工作面進行機械加工；使用包括約3焦耳的脈沖能量、約20納秒的脈沖持續(xù)時間和約3mm的激光束直徑的具有約1GW/cm²的功率的高功率密度激光儀來激光沖擊強化所述摩擦工作面；以及對所述摩擦工作面施加鐵素體氮碳共滲工藝，從而可以加速碳原子和氮原子擴散到所述摩擦工作面中。

多個變體可以包括一種方法，所述方法可以包括對工作部件的摩擦工作面進行機械加工；使用包括約3焦耳的脈沖能量、約20納秒的脈沖持續(xù)時間和約3mm的激光束直徑的具有大于或等于1GW/cm²的功率的高功率密度激光儀來激光沖擊強化所述摩擦工作面；以及在約465℃-約495℃下對所述摩擦工作面施加鐵素體碳氮共滲工藝約8-約12小時，從而可以加速碳原子和氮原子擴散到所述摩擦工作面中。

多個變體可以包括一種產品，其可以包括部件，所述部件可以包括經鑄造、在約610℃下實施應力消除工藝約3小時、機械加工以及激光沖擊強化的摩擦工作面和設置在所述摩擦工作面上的非晶層，其中所述非晶層的深度為約5微米-約500微米。

多個變體可以包括一種產品，其可以包括部件，所述部件可以包括經鑄造、機械加工、激光沖擊強化以及采用約555℃-約585℃的鐵素體氮碳共滲工藝處理約1-約3小時的摩擦工作面和設置在所述摩擦工作面上的非晶層，其中所述非晶層的深度為約5微米-約500微米。

通過下文提供的詳細描述，在本發(fā)明的范圍內的其他說明性變體將變得清晰可見。應當理解，所述詳細描述和列舉的變體雖然公開了任選的變體，但是僅出于說明的目的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。

附圖的簡要說明

通過詳細描述和附圖將更充分地理解本發(fā)明范圍內的變體的選擇實施例，其中：

圖1描繪了鑄鐵制動器轉子(cast iron brake rotor)的一個變體；和

圖2描繪了可以包括摩擦工作面的部件的一個變體。

說明性變體的詳細描述

變體的以下描述本質上僅僅是說明性的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍、其應用或用途。以下對變體的描述僅僅是被認為在本發(fā)明的范圍內的組件、元件、行為、方法和方法的說明，并且不以任何方式意圖使這樣的范圍通過具體公開或未明確闡述的內容來限制。如本文所述的組件、元件、行為、方法和方法可以不同于如本文所明確描述地被組合和重新布置，并且仍被認為在本發(fā)明的范圍內。

諸如盤式制動器或鼓式制動器的工作部件可以具有摩擦工作面。所述工作部件可以包括鑄鐵。可以對所述摩擦工作面實施一段預定量的時間的涉及熱處理步驟的鐵素體氮碳共滲工藝。在實施鐵素體氮碳共滲工藝之前，可以對所述摩擦工作面進行諸如機械加工、噴丸處理或冷加工的表面處理。或者，可以對所述摩擦工作面實施激光沖擊強化或激光沖擊強化工藝，以在工作部件的表面上形成納米晶層或非晶層。納米晶層可以具有約5nm-約1000nm的晶粒尺寸。非晶層可以具有非晶結構。所述納米晶層或非晶層的深度可以為約5-約500微米。

激光沖擊強化工藝可以使用具有3焦耳的脈沖能量和20納秒的脈沖持續(xù)時間的激光儀。激光束的直徑可以為約3毫米。激光沖擊強化工藝的掃描頻率可以是約2Hz。

在激光沖擊強化工藝之后，可以在約570℃-約580℃的溫度下對所述工作部件實施鐵素體碳氮共滲工藝約1-約3小時或在約465℃-約495℃的溫度下實施約2-10小時，以獲得深度約10微米的化合物層。