[發明專利]一種鈦及鈦合金的球閥球體表面的硬化方法

有效

• 申請號: 202211322885.8
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115584456B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 李探軍;程佳;楊永良;王晨華;趙祥
• 申請（專利權）人: 西安泵閥總廠有限公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C21D9/00;C23C8/36
• 代理公司: 西安毅聯專利代理有限公司 61225
• 代理人: 徐澤鵬

本申請公開了一種鈦及鈦合金的球閥球體表面的硬化方法，包括：選取鈦材原料，對鈦材原料進行退火處理，并進行粗加工得到球坯；將球坯進行去應力退火處理，然后將球坯加工至產品尺寸，獲得球閥球體；對球閥球體表面拋光，并進行穩定化處理；對穩定化處理后的球閥球體進行離子氮化處理。本申請解決了現有技術中通過離子氮化方法提升球閥球體的表面硬度，會影響球閥球體使用性能的問題。本申請的方法可以有效控制球閥球體在硬化過程中的變形，從而穩定球閥球體的圓度，進而保證球閥的密封性能。表面硬化后的球閥球體可滿足輕載荷、耐磨損、耐腐蝕工況的使用需求，延長了其使用壽命。

技術領域

本申請屬于鈦材表面硬化技術領域，具體涉及一種鈦及鈦合金的球閥球體表面的硬化方法。

背景技術

鈦材具有密度小、比強度高、耐高溫、耐腐蝕、優良的低溫韌性等特點，被廣泛應用于國防、化工、能源、航空航天工程等領域。鈦材球體得益于其優異的耐腐蝕性能和機械結構，在閥門領域得到了快速的發展。但由于鈦材硬度低、耐磨性差、易咬合的不足，往往導致鈦材球閥球體表面發生磨損，影響其功能性使用。因此提升鈦材球閥球體表面硬度，增強其耐磨性，對延長其使用壽命及穩定工作具有重大意義。

目前改善鈦材表面耐磨性的技術主要包括堆焊、熱噴涂、PVD鍍膜、微弧氧化等等。這些方法可以提高鈦材產品的表面硬度，但這些表面處理方法要么與基體材料的結合強度低，導致涂層容易脫落；要么工藝實施過程中溫度較高，導致球體變形影響后續裝配；要么工藝復雜、設備昂貴。

離子氮化是一種化學熱處理方法，氮離子滲入基體材料表面形成其氮化物陶瓷涂層，提升其表面硬度。現有的離子氮化技術為了獲得較好的滲氮效果往往氮化溫度較高、氮化時間較長，影響其基體的組織與性能，特別是內部中空、薄壁厚或復雜形狀的工件極易產生變形。為解決變形問題，目前大多采用高溫去應力的處理方式，但高溫去應力時熱處理溫度較高，接近鈦材轉變溫度，因此溫控要求高，并且高溫使鈦材晶粒長大還會影響其性能，同時還會導致氮化后的產品表面出現褶皺現象。

發明內容

本申請實施例通過提供一種鈦及鈦合金的球閥球體表面的硬化方法，解決了現有技術中通過離子氮化方法提升球閥球體的表面硬度，會影響球閥球體使用性能的問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種鈦及鈦合金的球閥球體表面的硬化方法，包括：

選取鈦材原料，對鈦材原料進行退火處理，并進行粗加工得到球坯；其中，鈦材原料采用鈦材棒料或鈦材鍛件；

將球坯進行去應力退火處理，然后將球坯加工至產品尺寸，獲得球閥球體；

對球閥球體表面拋光，并進行穩定化處理；

對穩定化處理后的球閥球體進行離子氮化處理，使球閥球體氮化后的圓度≤0.02mm，形成的滲氮層深度≥0.10mm，滲氮層表面硬度為500HV～1000HV。

在一種可能的實現方式中，所述對鈦材原料進行退火處理包括：

將鈦材原料放入臺車式電阻爐中進行退火處理；其中，退火處理時的溫度在750～850℃范圍內，退火時長為1～3h；

退火處理完成后取出鈦材原料后空冷。

在一種可能的實現方式中，所述將球坯進行去應力退火處理包括：

將粗加工的球閥球體放入真空退火爐；

控制真空退火爐中的真空度低于0.33Pa，并以1.5～2.5℃/min速率升溫至550～600℃，然后在該溫度范圍下保溫1～3h；

使球坯隨爐冷卻到200℃以下；

取出球閥球體后空冷。

在一種可能的實現方式中，所述穩定化處理包括：