[發(fā)明專利]一種工件表面強(qiáng)化新方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811270714.9
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109576631A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁興棟;楊曉潔;張登坡;高中楠;王澤力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C8/02
• 分類號(hào): C23C8/02;C23C8/38;C21D1/18
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本發(fā)明公開(kāi)了一種工件表面強(qiáng)化新方法，包括滲前快速多重旋轉(zhuǎn)碾壓（Fast multiple rotation rolling,FMRR）處理、滲前微加工處理、滲前表面高頻淬火處理、滲前微加工處理、工件裝箱、控制氣氛充入、等離子體滲氮步驟，其中等離子體滲氮溫度為480℃?500℃，保溫時(shí)間為3h?4h，控制氣氛為甲烷與氨氣；工件滲前需用稀鹽酸清洗，酒精沖洗，再用吹風(fēng)機(jī)吹干；爐內(nèi)抽真空約到10MPa后，充入控制氣氛并維持工作氣壓100MPa，待溫度升到預(yù)定溫度時(shí)，將工件放入，保溫后隨爐自然冷卻。發(fā)明具有滲氮層中白色化合物層連續(xù)、均勻、致密、與基體結(jié)合牢固、厚度約為6?12μm，新方法科學(xué)、合理，成果轉(zhuǎn)化潛力大，主要應(yīng)用在精密器件表面強(qiáng)化上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化新方法，具體地說(shuō)是一種工件表面強(qiáng)化新方法。

背景技術(shù)

工件表面強(qiáng)化的方法很多，滲硼、滲氮、滲碳、碳氮共滲等等方法。滲氮是一種工件表面強(qiáng)化常用的方法之一。所謂滲氮就是將材料置于含氮介質(zhì)的密封容器中，在一定溫度下進(jìn)行保溫，活性氮原子吸附到工件表面，并通過(guò)擴(kuò)散使材料表層形成氮化物的工藝過(guò)程。工件表面經(jīng)滲氮處理后，在表面會(huì)獲得一定厚度的滲氮層，因滲氮層具有高硬度、高耐蝕性、高耐磨性等特點(diǎn)，使?jié)B氮技術(shù)得到十分廣泛的應(yīng)用，目前，主要應(yīng)用在精密器件、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)具等工件表面強(qiáng)化上。

目前，滲氮方法主要包括液體滲氮、離子滲氮、氣體滲氮。工業(yè)生產(chǎn)中常用的是氣體滲氮與離子滲氮。其中，氣體滲氮因?yàn)槠淅碚摵?jiǎn)單，操作方便，但由于氣體滲氮時(shí)間長(zhǎng)，若時(shí)間控制不恰當(dāng)，表層形成的滲氮層脆性較大，受到?jīng)_擊后易剝落，所以限制了其應(yīng)用范圍。近些年，由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生態(tài)文明建設(shè)的需求，等離子體滲氮技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要研究的滲氮技術(shù)為離子滲氮和氣體滲氮，一般滲氮溫度大于500℃，滲氮時(shí)間大于14h。國(guó)內(nèi)主要研究的高校有清華大學(xué)、山東大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、西安理工大學(xué)、武漢科技大學(xué)、佳木斯大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東建筑大學(xué)等等高校科研院所。但這樣工藝條件下滲氮工藝存在明顯的不足：①工件強(qiáng)化處理后變形較大，滲氮層疏松，有脫落現(xiàn)象；②滲氮層中的白色化合物層致密度低；鑒于以上不足，為進(jìn)一步拓寬滲氮工藝的廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者、專家逐步開(kāi)始探索低溫滲硼技術(shù)的研究，并在部分工件表面開(kāi)始試用。

盡可能的降低滲氮溫度和提高滲氮速率一直是世界各國(guó)熱處理專家關(guān)心的問(wèn)題。

低溫滲氮工藝一般需要在滲前進(jìn)行預(yù)處理，例如：表面納米化處理、表面轟擊處理、表面形變處理、表面激光處理、表面電場(chǎng)處理等等，滲氮溫度控制在300℃-500℃之間，滲氮時(shí)間一般大于9h，一般控制氣氛為純氮?dú)狻⒓儼睔狻＿@樣的滲氮工藝可以減小工件變形，更多的是降低了滲氮層脆性。特別適用于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔小、精度要求高的工件表面。同時(shí)該工藝還具有簡(jiǎn)單、通用、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為滲氮工藝技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。但現(xiàn)有的低溫滲氮工藝存在滲氮層中的白色化合物層較淺（小于等于7μm）、且致密度低的不足。

工件表面低溫固體滲氮前的工藝主要通過(guò)增加工件表面的擴(kuò)散通道和降低工件表面氮原子的擴(kuò)散激活能來(lái)提高滲氮速率，這種工件表面滲氮工藝其應(yīng)用前景非常廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工件表面滲氮層中白色化合物層相對(duì)較深、致密、脆性小、較為連續(xù)、均勻，同時(shí)減小工件變形的強(qiáng)化方法。該方法科學(xué)、合理，成果轉(zhuǎn)化潛力大，實(shí)用價(jià)值廣，主要應(yīng)用在精密器件表面強(qiáng)化上。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種工件表面強(qiáng)化新方法，包括滲前快速多重旋轉(zhuǎn)碾壓（Fast multiple rotation rolling , FMRR）處理、滲前微加工處理、滲前表面高頻淬火處理、滲前微加工處理、工件裝箱、控制氣氛充入、等離子體滲氮步驟，其中等離子體滲氮溫度為480℃-500℃，保溫時(shí)間為3h-4h，控制氣氛為甲烷與氨氣；工件滲前需用稀鹽酸清洗，酒精沖洗，再用吹風(fēng)機(jī)吹干；爐內(nèi)抽真空約到10MPa后，充入控制氣氛并維持工作氣壓100MPa，待溫度升到預(yù)定溫度時(shí)，將工件放入，保溫后隨爐自然冷卻。