[发明专利]一种低中碳钢表面低温复合渗硼工艺

说明书

本发明公开了一种低中碳钢表面低温复合渗硼工艺，其特征是包括渗前调质处理、渗前微加工处理、渗前表面高频淬火处理、渗前微加工处理、共渗剂配制、工件装箱、硼‑铬‑稀土共渗步骤。其中在硼‑铬‑稀土共渗步骤中，自制渗箱用双层水玻璃泥密封后，室温放置48小时，再升温至550℃‑560℃，到温入加热炉，保温5小时，随炉冷却处理。发明具有工件表面渗硼层脆性小、与基体结合牢固、厚度约为20‑30μm、工艺科学、合理，成果转化潜力大，实用价值广。

技术领域

本发明涉及一种复合渗硼工艺，具体地说是一种低中碳钢表面低温复合渗硼工艺。

背景技术

工件表面经渗硼处理后，在表面会获得一定厚度的渗硼层，因渗硼层具有高硬度、高耐蚀性、高耐磨性和优良的抗高温氧化性等特点，使渗硼技术得到十分广泛的应用，目前，主要应用在矿山机械、工程机械、农业机具等工件表面强化上。

目前，渗硼方法主要包括气体渗硼、液体渗硼和固体渗硼。其中，气体渗硼和液体渗硼因技术缺陷，大大限制其应用。国内外学者主要研究的渗硼技术为固体渗硼，渗硼温度约为750℃-950℃，渗硼时间约为1h-14h。国内主要研究的高校有山东大学、国防科技大学、武汉科技大学、佳木斯大学、山东农业大学、山东建筑大学。但这样工艺条件下渗硼技术存在明显的不足：①渗硼温度高、时间长、工件热处理后变形较大；②渗硼层脆性大，与基体结合不牢，容易剥落；鉴于以上不足，为进一步拓宽渗硼工艺的广泛应用。国内外学者、专家逐步开始探索低温渗硼技术的研究，并在部分工件表面开始试用。

所谓的低温渗硼是指在相变温度以下进行渗硼。由于低温渗硼技术可以得到单相Fe₂B结构，故低温渗硼技术不但可以减小工件变形，更多的是降低了渗硼脆性。这种渗硼技术特别适用于一些结构复杂、型腔小、精度要求高的工件表面；同时该低温渗硼工艺还具有简单、通用、操作方便、渗件易清洗等优点，已成为渗硼技术发展的重要组成部分。

目前，现有的低温渗硼工艺主要存在硼化物层较浅、脆性大等不足。中国专利CN200810015959.7公开了一种硼-铬-稀土共渗剂及其共析线以下的低温共渗工艺，其中包括工件喷丸处理、装箱、硼-铬-稀土共渗、渗后处理以及共渗剂的配制方法，共渗温度为680℃，保温4小时。工件经共渗冷却后，得到相对单一Fe₂B渗层，其脆性较小。但共渗层较浅、渗速低、成本较高。中国专利ZL201310297958.7公开了一种新型的硼-铬-稀土低温共渗剂，其中包括工件表面淬火处理、共渗剂的配制方法、装箱、硼-铬-稀土共渗、渗后处理等步骤，共渗温度为600℃，保温6小时。工件表面同样可得到单相Fe₂B结构渗层。但共渗层与基体结合性不好、成本较高，有脱落现象。中国专利ZL2014101389680公开了一种低中碳钢表面强化新方法，其中包括工件表面淬火处理、共渗剂的配制、装箱、硼-铬-稀土共渗等步骤，共渗温度为570℃-600℃，保温6小时。工件表面同样可得到单相Fe₂B结构渗层。但共渗层与基体结合性不好、成本较高，有脱落现象。中国专利ZL2014101389784公开了一种工件表面低温固体多元渗硼工艺，其中包括工件压缩变形处理、多边化处理、共渗剂的配制、装箱、硼-铬-稀土共渗等步骤，共渗温度为570℃-600℃，保温6小时。工件表面同样可得到单相Fe₂B结构渗层。但共渗层与基体结合性不好（45钢）、成本较高。

工件表面低温固体渗硼前的工艺主要通过增加工件表面的扩散通道和降低工件表面硼原子的扩散激活能来提高渗速，这种工件表面渗硼工艺其应用前景非常广阔。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种工件表面渗硼层相对较深、脆性小、较为连续、与基体结合牢固，同时得到单相Fe₂B结构渗硼层复合渗硼工艺。该工艺科学、合理，成果转化潜力大，实用价值广，主要应用在液压油缸活塞杆表面强化上。