[發明專利]一種耐磨軸

有效

• 申請號: 201610428351.1
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN106086637B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 李建忠
• 申請（專利權）人: 寧波市鄞州海勝機械有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/18;C22C38/12;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/32;C25D5/50;C25D3/08
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙)33243
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發明涉及一種耐磨軸，屬于合金材料技術領域。

背景技術

軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型的。軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。目前所使用的軸，由于其使用的材料均為軸承鋼，其工作摩擦系數較大且材料抗磨損能力較弱，在啟動瞬間磨損比較嚴重，影響軸的使用壽命。大部分的軸類磨損不易察覺，只有出現機器高溫、跳動幅度大、異響等情況時，才會引起人們的察覺，但是到人們發覺時，大部分軸都已磨損，從而造成機器停機，降低了生產效率。現有技術中的軸均是由普通的碳素鋼、合金鋼制成，如Q235、Q275等碳素結構鋼，20Cr、20CrMnTi等低碳合金結構鋼。

而現有技術中有涉及鋼鐵、高鉻鋼、不銹鋼、高溫合金、銅及銅合金等與電鍍鉻共軌結合，目前，鑄造高溫合金常規的電鍍鉻方法是：先將零件在濃度大于65％的鹽酸(ρ＝1.19)中腐蝕2min-5min，洗凈后帶電下槽陰極活化，然后將電流升至工作電流進行鍍鉻；鑄造不銹鋼常規的電鍍硬鉻方法是：零件下槽后先陽極腐蝕，再陰極活化，然后將電流升至工作電流進行鍍鉻。實踐證明，這兩種材料采用常規的電鍍鉻方法進行鍍鉻，不但鉻層與基體結合力不好，出現鉻層起皮、起泡或脫落現象，而且還存在局部沉積不上鉻的現象。

發明內容

本發明目的是為了提供一種機械性能較好、耐磨損、使用壽命長的耐磨軸。

本發明的上述目的可通過下列技術方案來實現：一種耐磨軸，所述的耐磨軸包括呈圓柱狀的軸體，所述軸體由前至后依次分為第一段部、第二段部、第三段部、第四段部、第五段部和第六段部，第三段部位于軸體中部位置，所述的耐磨軸通過將合金鋼鍛造成型，并在530-550℃下通過稀土滲氮工藝制成，所述的合金鋼由以下成分(以質量百分比計)組成：C：0.25-0.39％，Si：0.12-0.22％，Mn：0.9-1.1％，Cr：1.00-1.80％，Mo：0.12-0.22％，Ni：0.6-1.2％，Cu：0.05-0.2％，B：0.003-0.006％，V：0.08-0.25％，Nb：0.1-0.3％，余量為Fe以及不可避免的雜質元素。

本發明的耐磨軸是合金鋼通過稀土滲氮工藝制成，稀土元素的滲入，引發了滲氮組織表層的缺陷增殖，改變了氮化物形成的機制和形貌。在滲氮過程中，稀土元素會滲入到基體表層，并使鋼基體表面缺陷增殖，增大[N]原子滲入的通量，進而加大[N]原子的傳遞系數。并且在缺陷處形成以稀土元素為核心的“柯氏氣團”，柯氏氣團一方面可以增大氮原子局部的濃度，有利于向周邊，尤其是晶內擴散；另一方面受稀土原子所產生的微區彈力場的影響，限制合金元素的遷移，可以抑制合金氮化物的生成，克服由于反應擴散造成的氮原子擴散的阻礙作用，使得擴散系數有所增加。

這一結果一方面可以減少表面氮化物(白亮層)的生成，也可以增加“等活度時效”所產生的GP盤氮化物(γ'相)，并且不容易由于氮化物過剩而造成與母相發生局部脫溶，使滲氮硬度提高。另一方面，在稀土滲入的表層，由于稀土大原子的作用，會使得表層缺陷增殖，產生刃狀位錯或螺旋位錯；在一定條件下，在這些缺陷處和固有的缺陷處生成氣團(柯氏氣團和鈴木氣團)，氣團最終形成氮化物，氮化物受氣團影響形成準球狀，主要存在于晶界、亞晶界等處，對晶粒產生釘扎限位作用，阻礙晶粒的滑動，產生強韌化作用。

對于常規滲氮而言，不存在相變，只是在表層滲入間隙原子N，氮的滲入可以形成不同形態的氮化物，由于氮原子的滲入提高表層的間隙強化增量，析出強化增量。增加工件軸強度的原因主要來源于①固溶強化；②析出強化(沉淀強化)，兩個因素。

對于稀土化學熱處理，由于稀土元素可以與間隙元素形成共滲，滲入工件軸表層，則與常規化學熱處理相比，其強化作用就不僅僅是固溶強化(間隙強化)和析出強化兩個因素了；還有稀土元素滲入所產生的微合金化作用引發的置換強化作用，缺陷密度增值引發的位錯及亞結構強化增量以及致使晶粒度細化而改變了晶界強化因子，所以稀土化學熱處理的結果往往導致滲層表面硬度的大幅度提高。再者本發明采用稀土滲氮還可以大幅度縮短工藝時間，同時降低生產成本，減少有害氣體的排放。