[发明专利]一种Gcr15材料表面强化处理工艺及设备

说明书

本发明提供了一种Gcr15材料表面强化处理工艺及设备，属于金属表面处理技术领域。它解决了现有Gcr15材料零件表面抗疲劳性能差的问题。本Gcr15材料表面强化处理设备由井式炉、供气装置和冷却装置组成，该井式炉由控制面板、炉壳、设置在炉壳顶部的炉盖组成，炉壳内部设置有炉膛、炉罐以及料筐组成，炉膛内填充有保温隔热层，保温隔热层内壁安装有加热元件，炉盖上装有若干个端部伸入炉罐内的热电偶，炉盖上装有氨气管、氮气管和二氧化碳管，本Gcr15材料表面强化处理工艺，包括对Gcr15材料用氩离子溅射30min进行清洗烘干，烘干后放入井式炉内加热至250‑300℃，然后继续升温，当温度升至480‑500℃时通入氨气和二氧化碳。本发明能提高Gcr15材料表面耐磨性和抗疲劳强度。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种Gcr15材料，特别涉及一种Gcr15材料零件表面的强化处理工艺及设备。

背景技术

轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。高碳铬轴承钢GCr15是含碳为1%左右，含铬为1.5%左右的材料，因其良好的耐磨性、抗疲劳性能以及尺寸稳定性而广泛应用于制造各类轴承，目前是世界上生产量最大的轴承钢。

GCr15钢所制造的轴承零件失效部位往往是表面或次表层，失效形式以磨损或疲劳剥落居多。应用现代表面分析技术研究轴承工作表面的微观结构，可以发现其表面层一定范围之内呈现复杂的多层结构状态，其物理化学性能各不相同，必然对其表面耐摩损性能产生不同程度的影响，而这也是提高轴承可靠性，延长轴承寿命的一道障碍，所以改善轴承的工作性能，最有效的方式是表面强化。表面强化的方法有很多种，如物理气相沉积，化学气相沉积，离子注入技术等，其中离子注入技术是最适合精密轴承的一种表面强化技术，是提高其使用寿命和可靠性的一种好方法。

由于对工艺流程参数的不了解，以及受现有工艺处理设备的技术限制，国内针对轴承钢离子注入方面的研究仅限于试样表面的注入工艺研究，而对表面曲率大，形状特殊的GCr15轴承钢的表面离子注入工艺没有实际的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种能有效提高GCcr15轴承零件表面的耐磨性和抗疲劳强度的处理工艺及设备。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种Gcr15材料表面强化处理设备，由井式炉、供气装置和冷却装置组成，其特征在于，该井式炉由控制面板、炉壳、设置在炉壳顶部的炉盖组成，所述的炉壳内部由外至内依次设置有炉膛、炉罐以及网格状的料筐，所述的炉膛内填充有保温隔热层，保温隔热层内壁安装有加热元件，所述炉盖的顶部安装有电机，且炉盖下方处位于炉罐口的位置处设置有由电机带动旋转的风叶，所述的炉盖上安装有若干个端部伸入炉罐内的热电偶，所述的炉盖上还安装有氨气管、氮气管和二氧化碳管，所述的控制面板控制热电偶、电机、加热元件和供气装置工作。

在上述的一种Gcr15材料表面强化处理设备中，所述的冷却装置由冷却坑和设置于冷却坑外部的风机组成，所述的风机靠近冷却坑，且风机口朝向冷却坑，所述的冷却坑内灌装有氮气。

在上述的一种Gcr15材料表面强化处理设备中，所述的保温隔热层由相互贴合的石棉和耐火砖组成，所述的石棉贴合于炉壳内壁上，耐火砖位于石棉与炉罐之间。

在上述的一种Gcr15材料表面强化处理设备中，所述的加热元件位于耐火砖与炉罐之间。

一种Gcr15材料表面强化处理工艺，其特征在于包括以下步骤：

a、在井式炉的控制面板上设定好工艺流程和工艺参数；

b、对Gcr15材料用氩离子溅射30min进行清洗，除去表面油污和杂质；

c、清洗后的Gcr15材料进行烘干，除去表面的残留液；