[發(fā)明專利]真空低壓超淺層滲碳熱處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710865308.6
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107740032A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳小平
• 申請（專利權(quán)）人: 成都萬可瑞特金屬科技有限公司
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C23C8/80
• 代理公司: 成都其高專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)51244
• 代理人: 廖曾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空滲碳熱處理技術(shù)等領(lǐng)域，具體的說，是真空低壓超淺層滲碳熱處理方法。

背景技術(shù)

滲碳處理，是指為增加鋼件表層的含碳量和形成一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫滲碳使碳原子滲入零件表層的化學(xué)熱處理工藝。

滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的零件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使零件的表面層具有高硬度和耐磨性，而零件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

其原理為：

1、分解：將鋼鐵零件加熱到一定溫度（奧氏體化溫度）通入滲碳劑，在該溫度下滲碳劑中形成CO、CH等滲碳供碳組份；

2、吸附、反應(yīng)：供碳組分傳遞到鋼鐵表面在零件表面吸附、反應(yīng)、產(chǎn)生活性碳原子滲入鋼鐵表面；反應(yīng)生成的CO₂和（或）H₂O 離開零件表面。

3、擴散：滲入零件表面的碳原子與內(nèi)部形成高的碳濃度差，高碳勢必然向低碳勢方向擴散，碳逐步向內(nèi)部擴散，形成一定的碳濃度梯度的滲碳層表面。

滲碳零件的材料一般選用低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25%)，但是對有特殊要求的中、高碳含量的零件也有進行滲碳處理。零件滲碳后通常進行淬火才能充分發(fā)揮滲碳零件的有利作用。零件滲碳淬火后的表層顯微組織主要為高硬度的馬氏體加上殘余奧氏體和少量碳化物，心部組織為韌性好的低碳馬氏體或含有非馬氏體的組織，但應(yīng)避免出現(xiàn)鐵素體。一般滲碳層深度范圍為0.8～1.2毫米，也有滲碳層深度可達2-3毫米或更深。滲碳淬火后表面硬度可達58～63HRC，心部硬度為30～45HRC。滲碳淬火后，零件表面產(chǎn)生壓縮內(nèi)應(yīng)力，對提高零件的疲勞強度有利。因此滲碳被廣泛用以提高零件強度﹑沖擊韌性和耐磨性，借以延長零件的使用壽命。

滲碳淬火是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使?jié)B過碳的零件表面獲得很高的硬度，提高零件的耐磨性能。傳統(tǒng)滲碳方法主要有：氣體滲碳、液體滲碳、真空滲碳、固體滲碳等滲碳方式。目前最常用，應(yīng)用最廣泛的滲碳方法是氣體滲碳。氣體滲碳使用廣泛的原因是滲碳成本低、速度快、滲碳質(zhì)量穩(wěn)定、滲碳氣氛容易控制、滲碳層表面質(zhì)量易于控制等。但是對于滲碳層很淺（0.03-0.30mm）、或滲碳層很深（2.5以上滲碳層）、盲孔零件、密裝零件等的滲碳質(zhì)量就不易控制。通常滲碳工藝工序有：滲碳淬火+低溫回火、滲碳+預(yù)冷直接淬火+低溫回火、滲碳緩冷+一次加熱淬火+回火、滲碳淬火+高溫回火、滲碳+二次淬火+回火+冷處理、滲碳緩冷+感應(yīng)加熱淬火+回火等工序。滲碳淬火工藝在現(xiàn)代機械制造工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。其它熱處理方法：淬火、感應(yīng)淬火、激光淬火、正火、退火、氮化等方法都廣泛使用在機械行業(yè)中。在機械制造中重要零件，尤其在汽車、飛機、火箭等中應(yīng)用的鋼制零件都需要經(jīng)過各種熱處理方法進行熱處理。其目的是為滿足各種零件千差萬別的技術(shù)性能要求；同時為滿足不同零件的性能要求，發(fā)展了各種熱處理工藝。

滲碳：是對金屬表面改變性能的一種熱處理方法，采用滲碳處理的零件材料多為低碳鋼或低合金鋼。滲碳熱處理的具體方法是將零件置入滲碳介質(zhì)中,加熱到奧氏體化溫度（通常滲碳溫度在：880±10-980℃±10溫度范圍）,保溫一定時間（根據(jù)零件滲碳層深度確定）,使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層,從而獲得要求碳濃度表層,心部仍保持原有成分。滲碳是鋼件零件常見的一種熱處理工藝。通過滲碳使零件表面獲得很高的硬度、強度，提高其耐磨性能。滲碳工藝目前廣泛用于飛機﹑汽車和拖拉機等的各種零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸以及其它零件等。

滲碳工藝在中國可以上溯到2000年以前。最早是使用固體滲碳介質(zhì)進行滲碳處理。隨后出現(xiàn)液體和氣體滲碳，在20世紀(jì)液體滲碳和氣體滲碳得到很大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用的。美國在20年代開始采用轉(zhuǎn)筒爐進行氣體滲碳。30年代﹐連續(xù)式氣體滲碳爐開始在工業(yè)上應(yīng)用。60年代高溫(960～1100℃)氣體滲碳得到發(fā)展。至70年代﹐出現(xiàn)了真空滲碳和離子滲碳。

真空滲碳熱處理是利用真空技術(shù)對鋼制零件表面進行滲碳淬火處理，使鋼制零件表面碳濃度增加并達到一定的深度從而提高滲碳淬火零件表層的硬度、強度，改變零件性能的一種熱處理方法。