[发明专利]一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法

说明书

本发明公开了一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法，包括以下步骤：分段式升温均温、高碳势强渗、提高温度扩散、分段式降温均温、高温回火、淬火和低温回火，本发明提供的表面强化热处理方法，能够提高零件表面硬度和耐磨性，提高硬度梯度，增加达标硬度深度，同时又有利于获得细小，弥散分布的颗粒状碳化物，提升零件综合力学性能，且缩短热处理时间，提高生产效率，降低能耗。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，特别涉及一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法。

背景技术

金属材料表面强化的手段非常丰富，其中，渗碳淬火是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，耐磨性和接触疲劳强度。同时，工件心部碳浓度保持不变，保持良好的韧性。此外，由于表层和心部的马氏体转变量和含碳量不同，还会在表层形成有利的残余压应力，提高钢的弯曲疲劳强度。机械机构中对硬度和耐磨性要求高的重要零件，尤其在轨道车辆、汽车、船舶中应用的钢件和齿轮件很多都经过渗碳淬火处理。

经过渗碳淬火后，工件表面硬度提高，耐磨性增强，可满足大载荷、大冲击力的使用环境要求，具有更高安全性能。目前，常用的渗碳淬火方法步骤可归纳为：进炉后升温升碳势至930±10℃进入强渗阶段，强渗指定时间后恒温降低碳势至扩散阶段，根据材料的特点，强渗碳势CP通常控制在1.00-1.15％，扩散碳势CP控制在0.65-0.85％，扩散指定时间后降温出炉并空冷，再进回火炉650±10℃高温回火，高温回火后重新加热至820±20℃，保温一定时间后出炉淬火，淬火后160-220℃低温回火。

上述常用渗碳淬火热处理方法能够合理控制残余奥氏体含量，获得较细小碳化物，但存在以下不足：

1、渗碳阶段碳势偏低，奥氏体中碳含量低，碳浓度梯度低，热处理后工件表面硬度不足，且硬度梯度较低，达标硬度值深度过浅，常见问题是工件热处理后检验表面硬度合格，但经过后续表面机加工后硬度不足，耐磨性差；

2、整体渗碳阶段温度恒定，为了提高热处理后硬度而单纯提高碳势易导致形成大块状或网络状碳化物，使零件性能严重下降；

3、渗碳处理温度恒定，生产周期长，生产效率偏低，成本较高。为了解决以上问题，有必要开发一种新的能够获得更高表面硬度和硬度梯度且组织合格的表面强化热处理方法。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法，该方法在保证碳化物细小弥散分布的前提下，提高零件热处理后表面硬度并提高硬度梯度，获得更深达标硬度深度，使得经过机加工后的零件表面依然具有高硬度和耐磨性；且不增加或减少总处理时间。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可提高硬度梯度的表面强化热处理方法，包括以下步骤：

S01、分段式升温均温，将零件置于加热炉内加热至650±10℃，保温2-3h，继续加热至850±10℃，保温2-3h；

S02、高碳势强渗，零件继续随加热炉加热至930±20℃，向加热炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP控制在1.05-1.30C％，渗碳时间10-30h；

S03、提高温度扩散，步骤S02结束后，提高加热炉炉温至940±20℃，碳势CP降低至0.75-1.00C％进入扩散阶段，扩散时间3-8h；

S04、分段式降温均温，步骤S03结束后，降低加热炉炉温，零件随加热炉降温至850±10℃，保温时间2-3h，出炉空冷至室温；

S05、高温回火，将零件放到回火炉中加热至650±10℃，保温5-6h，出炉空冷至室温；

S06、淬火，零件置于加热炉内加热至810±20℃，保温3-4h，控制碳势CP在0.70-0.80C％，然后进行油淬；