[發明專利]一種獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法

有效

• 申請號: 202111058109.7
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113737126B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 叢培武;徐躍明;杜春輝;陸文林;陳旭陽;何龍祥;王赫;薛丹若;楊廣文;范雷;凡占穩
• 申請（專利權）人: 中國機械總院集團北京機電研究所有限公司
• 主分類號: C23C8/20
• 分類號: C23C8/20;C21D1/18;C21D1/773;C21D11/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

本發明公開了一種獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法，包括加熱保溫階段、脈沖滲碳階段、變溫階段、淬火階段。脈沖滲碳階段是指滲碳/擴散多次交替的高濃度滲碳過程；變溫階段是指滲碳結束后，停止加熱，充氣快冷至Ac1線下某一溫度，并保溫一段時間，隨后立即升溫至淬火溫度，即Ac3或Ac1線以上30?50℃，保溫至工件均勻奧氏體化；淬火階段是指采用高壓氣淬或油淬中的一種方式進行。能細化組織，同時提高表面含碳量并獲得彌散分布的細小碳化物(球狀為主)，最大程度發揮材料的強韌性，從而提高工件的服役性能。

技術領域

本發明涉及一種真空滲碳熱處理技術，尤其涉及一種獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法。

背景技術

熱處理是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的服役性能，充分發揮材料潛力的一種工藝技術。熱處理是機械制造行業的關鍵核心技術，隨著對熱處理技術的不斷重視，熱處理產業逐漸由粗放型向精細化發展，更加重視新工藝、新技術、提高產品內在質量、節能節材降耗延壽、關注經濟效益等。真空低壓滲碳技術以少無氧化、節能減排、清潔熱處理等優勢，逐步替代可控氣氛滲碳設備，在關鍵零部件如齒輪、傳動軸等方面應用越來越廣泛。

重載齒輪、軸等關鍵承載零部件廣泛應用于航空航天、風電、高速機車、重載汽車等行業，普遍要求“外硬內韌”，通常采用滲碳淬火方式實現表層強化。研究表明，提高滲碳層的含碳量并獲得細小、形態和分布良好的碳化物對熱處理工件的強韌性十分有利，表面硬度高達800-1000HV1。

如圖1、圖3所示，利用當前現有的真空滲碳工藝無法實現上述要求，只能在較低含碳量(0.8％以下)時實現對碳化物的尺寸和形態的有效控制，一旦提高滲碳層的含碳量往往出現對產品性能有害的網狀碳化物，即碳原子總是在奧氏體晶界處析出，卻無法獲得在奧氏體晶粒內形核、長大并形成彌散分布的碳化物，難以最大程度發揮材料的強韌性。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的是提供了一種獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法，以解決現有技術中存在的上述技術問題。該方法工藝流程短、滲碳效率高、清潔無污染、實用性強。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法，包括加熱保溫階段、脈沖滲碳階段、變溫階段、淬火階段；

所述的脈沖滲碳階段是指滲碳與擴散多次交替的高濃度滲碳過程，其中滲碳氣體以脈沖方式充入滲碳室，工件表層的碳濃度梯度通過滲碳/擴散的時間進行調整，表面含碳量接近該滲碳溫度下碳在奧氏體中的最大溶解度；

所述的變溫階段包括：滲碳結束后，工件繼續在加熱室，停止加熱，充入設定壓力的氮氣，啟動或不啟動風機，使工件表層快速冷卻至Ac1線以下溫度并穩定一段時間，使碳化物均勻析出并球化，隨后高溫排氣，抽至真空后，立即升溫至淬火溫度，并保溫一段時間使工件均熱且完全奧氏體化；

所述淬火階段選擇以下任一種淬火方式：直接高壓氣淬、直接油淬、氣油淬。

與現有技術相比，本發明所提供的獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法，在脈沖滲碳階段通過調整滲碳/擴散多次交替的時間獲得所需的碳濃度梯度曲線，在變溫階段通過加壓充氣使工件表層快速冷卻從而均勻析出碳化物并細化組織。該方法工藝流程短、滲碳效率高、清潔無污染、實用性強，最大程度發揮了材料強韌性，從而提高工件的服役性能。

附圖說明

圖1為現有技術中真空低壓滲碳傳統工藝曲線示意圖；

圖2為本發明實施例提供獲得彌散分布的細小碳化物的真空滲碳方法工藝曲線示意圖；

圖3為現有技術中中真空低壓滲碳傳統工藝表面碳化物組織(×500)示意圖；