[发明专利]一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法

权利要求书

1.一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法按以下步骤进行：一、用240#、800#和1200#水砂纸将固溶态钢表面打磨光亮后，依次放在乙醇和蒸馏水中超声清洗，得到洁净的固溶态钢；二、将步骤一得到的固溶态钢放入脉冲等离子体多元共渗炉的试样架上，将脉冲等离子体多元共渗炉抽真空至真空度为20Pa～0.1Pa，然后施加450V～700V的电压并保持10min～20min；三、向脉冲等离子体多元共渗炉通入渗剂，在温度为340℃～520℃、压强为100Pa～600Pa的条件下保持2h～100h；四、保温结束后，使钢在N₂或NH₃气氛下冷却至室温，完成钢表面层纳米化的过程；其中步骤三中的渗剂为渗氮剂和渗碳剂的组合物、渗氮剂和稀土碳共渗剂的组合物、渗氮剂或者渗碳剂；其中步骤一中的钢为合金钢。

2.根据权利要求1所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于步骤一中的钢的固溶处理是将钢放在温度为900℃～1200℃的条件下保温0.5h～2h后，油冷，完成固溶处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于所述的渗氮剂为H₂与NH₃按体积比为1～3∶1的混合气体或者为H₂与N₂按体积比为1～9∶1的混合气体或者NH₃。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于所述的渗碳剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于所述的稀土碳共渗剂是将含La或/和Ce的盐溶入甲醇、乙醇或异丙醇中形成的饱和醇溶液。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于渗剂为渗氮剂时，渗氮剂的体积流量为0.025L/min～0.3L/min。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于渗剂为渗碳剂时，渗碳剂的体积流量为0.025L/min～0.3L/min。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于渗剂为渗氮剂和渗碳剂组合时，渗氮剂的体积流量为0.025L/min～0.3L/min，渗碳剂中的醇与渗氮剂中的N₂或NH₃的体积流量的比为0.25～3∶1。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于渗剂为渗氮剂和稀土碳共渗剂形成的组合物时，渗氮剂的体积流量为0.025L/min～0.3L/min，渗碳剂中的醇与渗氮剂中的N₂或NH₃的体积流量的比为0.25～3∶1。

10.根据权利要求1或2所述的一种基于热扩渗技术实现钢表面层纳米化的方法，其特征在于步骤二中脉冲等离子体多元共渗炉抽的真空度为18Pa～0.5Pa，电压为500V～650V，保持时间为11min～18min。