[发明专利]一种复合处理30CrMnSi低碳合金钢的方法

说明书

本发明公开了一种复合处理30CrMnSi低碳合金钢的方法，包括一下步骤：（1）调制处理：将工件放入箱式电阻炉中淬火油冷后回火；（2）热喷涂处理：用立式铣床将工件铣削加工，用丙酮和无水乙醇清洗铣削后的工件表面，祛除表面杂质和油污。利用半自动等离子喷涂设备在30CrMnSi钢基体表面制备WC‑12Co+Ni复合涂层；（3）电子束处理；（4）组织与性能测试：场发射电子显微镜观测组织，显微硬度计与摩擦磨损试验机测量工件性能。本发明所采用的工艺能极大提高30CrMnSi钢的硬度与耐磨性，具有广大的市场推广价值。

技术领域

本发明属于低碳结构钢高能束表面合金化技术领域，特别涉及一种复合处理30CrMnSi低碳合金钢的方法。

背景技术

30CrMnSi钢是一种中碳合金调质结构钢，由于其韧性高，具有良好的综合力学性能，常用于制造高速、重负载的重要零件，如飞机、汽车中的轴类零件。但常出现表面磨损、撕裂等失效形式。随着现代技术的发展，对于轴类零件的重载、轻量化等性能有了更高的要求，因此需要通过高效的表面改性技术提高30CrMnSi钢的强度和耐磨性。

传统的用于改良30CrMnSi钢方法为采用表面淬火和碳氮共渗等工艺方法进行热处理，但加工时间长，加工层薄，易导致工件变形，影响工件精度和使用寿命。因此引入电子束扫描合金化的技术，提高表面镀层性能。电子束表面合金化技术是利用电子束辐照金属表面，将一种或多种合金物质快速融入金属表面薄层熔区，使之发生物理或化学变化，从而使金属表面具有特定的合金成分的材料表面强化技术。因此，本专利提出了一种新型高效的强化30CrMnSi低碳合金钢的方法。

发明内容

本发明的目的是：

本发明对30CrMnSi低碳合金钢工件通过调制处理消除30CrMnSi低碳合金钢工件残余应力，经铣削加工后洗净，经热喷涂方法在表面制备复合涂层；最后在通过电子束处理制作成成品。本发明所采用的工艺可显著提高30CrMnSi合金钢表面综合性能，具有广大的市场推广价值。

本发明采用的方案是：

一种复合处理30CrMnSi低碳合金钢的方法，包括以下步骤：

步骤1：调制处理，将工件870°C保温30min淬油，600°C回火1h后空冷。

步骤1结束后进行步骤2。

步骤2：热喷涂处理，利用立式铣床将工件铣削加工，用丙酮和无水乙醇清洗铣削后的工件表面，祛除表面杂质和油污。利用半自动等离子喷涂设备在30CrMnSi钢基体表面制备厚度分别为30μm、50μm、80μm的WC-12Co+Ni复合涂层，其中WC-12Co占20%，Ni占80%。

步骤2结束后进行步骤3。

步骤3：电子束处理，将经过热喷涂处理的工件放置于电子束焊机加工室内，使用分子泵对加工室、离子泵对电子枪室进行抽真空，使加工室和电子枪室真空度均达到10-3Pa，然后设定电子束焊机数控控制台的参数，在电子束束流加速电压为60kV、电子束聚焦电流390mA，电子束扫描频率300Hz，电子枪移动速度为4mm/s、5mm/s、6mm/s，扫描环内径为7mm，外径为8mm，电子束束流为8mA、12mA、16mA的条件下使用电子束对热喷涂后的工件进行表面处理，得到成品。

步骤3结束后进行步骤4。

步骤4：组织与性能测试，利用蔡司GeminiSEM电子显微镜观测组织，利用HDX-1000TM显微硬度计以4.9025N载荷、10s加载时间下测量工件显微硬度，HSR-2M摩擦磨损试验机在50N载荷下，测试60min，测量工件耐磨性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果：