[发明专利]一种合金钢真空渗碳的预处理方法、真空渗碳方法和合金钢

说明书

本发明提供了一种合金钢真空渗碳预处理的方法，包括：对合金钢基体进行超音速微粒轰击，获得表面纳米化基体；对所述表面纳米化基体进行稀土离子注入处理。本发明在真空渗碳前采用离子注入将稀土元素注入到合金钢表面来达到催渗的作用，但限于离子注入层最厚只有几微米，在离子注入稀土前又进行超音速微粒轰击得到具有高密度缺陷、高残余压应力的金属纳米层，以增大离子注入层的厚度，获得更好的催渗效果。本发明还提供了一种合金钢真空渗碳的方法和合金钢。

技术领域

本发明涉及合金渗碳处理技术领域，尤其涉及一种合金钢真空渗碳的预处理方法、真空渗碳方法和合金钢。

背景技术

真空渗碳是在真空环境中进行的渗碳热处理技术，与气氛渗碳相比，可以有效解决晶间氧化与炭黑的问题，使材料表面获得高强度、高硬度的马氏体组织，心部保持韧性。真空渗碳在相对高的温度下缩短了渗碳时间，环保经济，但其仍存在渗碳温度较高、渗碳周期长、能源消耗大等问题。因此，在真空渗碳处理工艺方面进行优化提高渗碳效率、改善渗层质量，延长合金使用寿命来满足日益更新的工业需求具有很大的必要性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种合金钢真空渗碳的预处理方法、真空渗碳方法和合金钢，本发明提供的预处理方法能够解决真空渗碳存在的渗层组织不均匀、渗碳周期长、能耗高等问题。

本发明提供了一种合金钢真空渗碳预处理的方法，包括：

对合金钢基体进行超音速微粒轰击，获得表面纳米化基体；

对所述表面纳米化基体进行稀土离子注入处理。

本发明提供了一种用于提高真空渗碳速率并改善渗层组织的超音速微粒轰击预先在基体表面形成纳米改性层后再进行离子注入稀土的真空渗碳预处理方法。

本发明对所述合金钢基体的种类、成分和来源没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际需要选择不同成分的合金钢，采用本领域技术人员熟知成分的合金钢即可。

在本发明中，所述合金钢基体优选为20Cr2Ni4A成分的合金钢。在本发明中，所述合金钢基体的成分优选为：

0.17～0.23wt％的C；

0.17～0.37wt％的Si；

0.3～0.6wt％的Mn；

≤0.03wt％的S；

≤0.03wt％的P；

1.25～1.65wt％的Cr；

3.25～3.65wt％的Ni；

余量为Fe。

在本发明中，所述碳的质量含量优选为0.19～0.21％，更优选为0.2％；所述Si的质量含量优选为0.2～0.3％，更优选为0.23～0.27％，最优选为0.25％；所述Mn的质量含量优选为0.4～0.5％，更优选为0.45％；所述S的质量含量优选≤0.02％，更优选≤0.01％；所述P的质量含量优选≤0.02％，更优选≤0.01％；所述Cr的质量含量优选为1.3～1.6％，更优选为1.4～1.5％；所述Ni的质量含量优选为3.3～3.6％，更优选为3.4～3.5％。

在进行所述超音速微粒轰击之前优选对所述合金钢基体进行切割、打磨、清洗和吹干。

本发明对所述切割的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的合金钢切割的方法将所述合金钢基体切割成型即可。

在本发明中，所述打磨优选为采用砂纸进行打磨，更优选为依次采用60#、240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的砂纸进行打磨。