[發(fā)明專利]一種復(fù)合處理30CrMnSi低碳合金鋼的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110010449.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN112553562A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮;齊文亮;魏德強(qiáng);龔玉輝;殷學(xué)俊;王啟超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/06
• 分類號(hào): C23C4/06;C23C4/134;C23C4/18;C23F17/00;C21D1/25
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本發(fā)明公開了一種復(fù)合處理30CrMnSi低碳合金鋼的方法，包括一下步驟：（1）調(diào)制處理：將工件放入箱式電阻爐中淬火油冷后回火；（2）熱噴涂處理：用立式銑床將工件銑削加工，用丙酮和無水乙醇清洗銑削后的工件表面，祛除表面雜質(zhì)和油污。利用半自動(dòng)等離子噴涂設(shè)備在30CrMnSi鋼基體表面制備WC?12Co+Ni復(fù)合涂層；（3）電子束處理；（4）組織與性能測試：場發(fā)射電子顯微鏡觀測組織，顯微硬度計(jì)與摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測量工件性能。本發(fā)明所采用的工藝能極大提高30CrMnSi鋼的硬度與耐磨性，具有廣大的市場推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低碳結(jié)構(gòu)鋼高能束表面合金化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合處理30CrMnSi低碳合金鋼的方法。

背景技術(shù)

30CrMnSi鋼是一種中碳合金調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，由于其韌性高，具有良好的綜合力學(xué)性能，常用于制造高速、重負(fù)載的重要零件，如飛機(jī)、汽車中的軸類零件。但常出現(xiàn)表面磨損、撕裂等失效形式。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于軸類零件的重載、輕量化等性能有了更高的要求，因此需要通過高效的表面改性技術(shù)提高30CrMnSi鋼的強(qiáng)度和耐磨性。

傳統(tǒng)的用于改良30CrMnSi鋼方法為采用表面淬火和碳氮共滲等工藝方法進(jìn)行熱處理，但加工時(shí)間長，加工層薄，易導(dǎo)致工件變形，影響工件精度和使用壽命。因此引入電子束掃描合金化的技術(shù)，提高表面鍍層性能。電子束表面合金化技術(shù)是利用電子束輻照金屬表面，將一種或多種合金物質(zhì)快速融入金屬表面薄層熔區(qū)，使之發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而使金屬表面具有特定的合金成分的材料表面強(qiáng)化技術(shù)。因此，本專利提出了一種新型高效的強(qiáng)化30CrMnSi低碳合金鋼的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：

本發(fā)明對(duì)30CrMnSi低碳合金鋼工件通過調(diào)制處理消除30CrMnSi低碳合金鋼工件殘余應(yīng)力，經(jīng)銑削加工后洗凈，經(jīng)熱噴涂方法在表面制備復(fù)合涂層；最后在通過電子束處理制作成成品。本發(fā)明所采用的工藝可顯著提高30CrMnSi合金鋼表面綜合性能，具有廣大的市場推廣價(jià)值。

本發(fā)明采用的方案是：

一種復(fù)合處理30CrMnSi低碳合金鋼的方法，包括以下步驟：

步驟1：調(diào)制處理，將工件870°C保溫30min淬油，600°C回火1h后空冷。

步驟1結(jié)束后進(jìn)行步驟2。

步驟2：熱噴涂處理，利用立式銑床將工件銑削加工，用丙酮和無水乙醇清洗銑削后的工件表面，祛除表面雜質(zhì)和油污。利用半自動(dòng)等離子噴涂設(shè)備在30CrMnSi鋼基體表面制備厚度分別為30μm、50μm、80μm的WC-12Co+Ni復(fù)合涂層，其中WC-12Co占20%，Ni占80%。

步驟2結(jié)束后進(jìn)行步驟3。

步驟3：電子束處理，將經(jīng)過熱噴涂處理的工件放置于電子束焊機(jī)加工室內(nèi)，使用分子泵對(duì)加工室、離子泵對(duì)電子槍室進(jìn)行抽真空，使加工室和電子槍室真空度均達(dá)到10-3Pa，然后設(shè)定電子束焊機(jī)數(shù)控控制臺(tái)的參數(shù)，在電子束束流加速電壓為60kV、電子束聚焦電流390mA，電子束掃描頻率300Hz，電子槍移動(dòng)速度為4mm/s、5mm/s、6mm/s，掃描環(huán)內(nèi)徑為7mm，外徑為8mm，電子束束流為8mA、12mA、16mA的條件下使用電子束對(duì)熱噴涂后的工件進(jìn)行表面處理，得到成品。

步驟3結(jié)束后進(jìn)行步驟4。

步驟4：組織與性能測試，利用蔡司GeminiSEM電子顯微鏡觀測組織，利用HDX-1000TM顯微硬度計(jì)以4.9025N載荷、10s加載時(shí)間下測量工件顯微硬度，HSR-2M摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在50N載荷下，測試60min，測量工件耐磨性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：