滲碳鋼的熱處理滲碳工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種滲碳鋼的熱處理滲碳工藝，依次采用預滲碳（在800~840℃，碳勢0.9~1.3，進行?1~3h），循環滲碳（910~940℃，碳勢0.9~1.3，進行1~4h滲碳，后在50~140℃油中冷卻，如此循環2次），擴散和淬火（910~940℃，碳勢0.8~1.0，進行1~3h滲碳擴散，擴散后將溫度冷卻到840~890℃，碳勢0.8~1.0，保溫0.5~2h后，在50~140℃油中淬火冷卻），回火（160~230℃，回火2~4h）。本發明專利技術增加特殊預滲碳工藝，并配合循環滲碳，使表面滲層中形成大量細小碳化物顆粒，有效把晶粒度從7級細化到9級，在滿足芯部性能的基礎上，大大的提高了表面的耐磨性。

【技術實現步驟摘要】
滲碳鋼的熱處理滲碳工藝
本專利技術涉及金屬材料熱處理工藝，確切的說是滲碳鋼的熱處理滲碳工藝。
技術介紹
由于軸承零件工作環境的特殊性，許多軸承在要求能夠承受沖擊載荷的同時，又對耐磨性提出了要求。為了滿足上述工況的要求，軸承需要材料（碳鋼）進行滲碳熱處理來實現；滲碳：是對金屬表面處理的一種，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使滲過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。在常規的軸承滲碳熱處理中，采用20Cr等材料進行滲碳方法如圖1所示，其采用直接淬火或滲碳二次淬火的熱處理方式；通常情況下，軸承的心部硬度可以達到30~45HRC，能夠有效滿足軸承受到的沖擊載荷，軸承的表面硬度為58HRC以上，其中零件表面碳化物（距離表面0.15mm內）含量為0.8%（該細小顆粒的碳化物顆粒含量直接影響軸承表面硬度和抗磨損性能），軸承表面具有良好的耐磨性。但對產品的耐磨性要求很高時，由于零件表面碳化物（距離表面0.15mm內）含量較低，則其使用性能仍然無法滿足要求。
技術實現思路
為克服現有技術存在的缺陷和不足，本專利技術的目的在于提供一種滿足心部低硬度高韌性的同時，在滲層處形成多而彌撒分布的細小碳化物顆粒的滲碳鋼熱處理滲碳工藝，有效提高滲碳鋼硬度和抗磨損性能。為實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案：一種滲碳鋼的熱處理滲碳工藝，按如下步驟進行：（1）預滲碳：采用800℃~840℃，碳勢0.9~1.3，進行1~3h預滲碳；（2）循環滲碳：采用910℃~940℃，碳勢0.9~1.3，進行1~4h滲碳，然后在50℃~140℃的油中冷卻；如此循環至少2次；（3）擴散和淬火：采用910℃~940℃，碳勢0.8~1.0，進行1~3h滲碳擴散；擴散后將溫度冷卻到840℃~890℃，碳勢0.8~1.0，保溫30min~2h后，在50℃~140℃的油中淬火冷卻；（4）回火：采用160℃~230℃，回火2~4h。優選的，所述循環滲碳的循環次數為2次。本滲碳鋼的熱處理滲碳工藝專利技術原理為：先進行預滲碳，在高碳勢、低溫度的滲碳環境中，碳的活度較高，更容易形核，有利于提高形核率，從而獲得數目眾多的預存碳化物顆粒（由預滲碳先形成的碳化物，預存碳化物顆粒作為后期滲碳時，作為新碳化物形成的核心），為循環滲碳做好準備。然后進行循環滲碳，滲碳過程中，材料組織為奧氏體+碳化物（該碳化物主要是以預存碳化物為核心，在滲碳過程中稍微長大的碳化物，也包括材料中強碳化物形成元素與碳反應形成新的碳化物），在第一次滲碳過程中隨著滲碳的進行，奧氏體中的含碳量逐漸升高，直到奧氏體中碳含量趨近于飽和；同時材料中強碳化物形成元素與碳反應形成新的碳化物。隨后快冷，在快冷的過程中，奧氏體中碳的溶解度變小，形成過飽和碳，由于冷速大，奧氏體中的碳來不及析出，滲層中的碳化物就來不及長大，在滲層中的碳化物繼續保持為細小顆粒。在第二次滲碳過程中，隨著溫度的升高，碳的擴散能力又逐漸變強，奧氏體繼續增碳（在第一次滲碳的過程中，奧氏體的碳含量趨近飽和，在隨后的快冷過程中，奧氏體中的碳來不及擴散，被固定在馬氏體中；當第二次滲碳進行時，隨著溫度的升高，馬氏體進行分解，析出碳化物，當溫度升高到800度以上時，馬氏體已經完全分解，組織開始再次奧氏體化，同時碳化物也不會完全溶解，得以在第二次滲碳再次進行過程中，奧氏體就可以再次進行增碳），同時，已有的細小顆粒碳化物部分熔解進奧氏體，新的碳化物形核，長大，又形成大量細小的顆粒碳化物，由于上次滲碳中碳化物顆粒的不完全熔解，就形成更多的碳化物顆粒，接著快速冷卻，更加多的細小碳化物顆粒又被保留下來。如此多次循環滲碳有效的把晶粒度從7級細化到了9級。循環滲碳后進行擴散和淬火，其目的是為了獲得平緩的碳濃度分布（淬火后的硬度分布），減小由于滲碳熱處理導致的應力。最后進行回火。本專利技術的滲碳鋼的熱處理滲碳工藝，增加了特殊的預滲碳工藝，在高碳勢、低溫度的滲碳環境中，形核率高，獲得數目眾多的預存碳化物顆粒，增加滲層的碳含量，增加碳化物的形核率，但是又不顯著增加碳化物尺寸，避免碳化物粗化；并之后配合循環滲碳，使高溫中的奧氏體中的碳趨近飽和，從而使表面的細小碳化物部分熔解后，成為新的形核點，最終使表面滲層的細小碳化物逐漸增多，得到大量的細小碳化物顆粒，有效的把晶粒度從7級細化到了9級，然后經過合適的擴散、淬火和回火過程。在滿足心部性能的基礎上，大大的提高了表面的耐磨性。兼顧了性能和效率兩個重點，采用2次循環滲碳，能夠有效的提高軸承的抗磨損性能，提高經濟效益。附圖說明圖1為現有滲碳鋼的熱處理滲碳工藝圖；圖2為本專利技術的滲碳鋼的熱處理滲碳工藝圖；圖3為本專利技術具體實施例1的工藝曲線圖；圖4為本明具體實施例2的工藝曲線圖；圖5為本明具體實施例3的工藝曲線圖；圖6為本明工藝下獲得產品與傳統工藝下獲得產品硬度對比圖；圖7為本明工藝下獲得產品與傳統工藝下獲得產品抗磨損性能對比圖。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術進行具體的描述，只用于對本專利技術進行進一步說明，不能理解為對本專利技術保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述專利技術的內容對本專利技術作出一些非本質的改進和調整。選用型號為32008軸承套圈（材料為20Cr）在愛協林多用爐內進行試驗；實施例1按圖3工藝曲線圖進行：（1）預滲碳：采用830℃，碳勢1.1，進行1h預滲碳；（2）循環滲碳：采用920℃，碳勢1.1，進行3h滲碳，然后在100℃的油中冷卻；之后，再采用920℃，碳勢1.1，進行3h滲碳，然后在100℃的油中冷卻的工藝步驟循環一次，從而完成采用2次循環的循環滲碳；（3）擴散和淬火：采用920℃，碳勢1.0，進行2h滲碳擴散，以獲得平緩的碳濃度分布，減小由于滲碳熱處理導致的應力；擴散后將溫度冷卻到860℃，碳勢1.0，保溫1h后，在100℃的油中淬火冷卻；（4）回火：采用180℃，回火3h。完成后，利用剝層法，檢測表面碳化物含量：表面（距離表面0.15mm內）的碳化物含量為1.6%。實施例2按圖4工藝曲線圖進行：（1）預滲碳：采用800℃，碳勢0.9，進行2h預滲碳；（2）循環滲碳：采用910℃，碳勢0.9，進行1h滲碳，然后在50℃的油中冷卻；之后，再采用910℃，碳勢0.9，進行1h滲碳，然后在50℃的油中冷卻的工藝步驟循環一次，從而完成采用2次循環的循環滲碳；（3）擴散和淬火：采用910℃，碳勢1.0，進行2h滲碳擴散，以獲得平緩的碳濃度分布，減小由于滲碳熱處理導致的應力；擴散后將溫度冷卻到860℃，碳勢1.0，保溫1h后，在100℃的油中淬火冷卻；（4）回火：采用180℃，回火3h。完成后，利用剝層法，檢測表面碳化物含量：表面（距離表面0.15mm內）的碳化物含量為1.6%~1.8%。實施例3按圖5工藝曲線圖進行：（1）預滲碳：采用840℃，碳勢1.3，進行3h預滲碳；（2）循環滲碳：采用940℃，碳勢1.3，進行4h滲碳，然后在130℃的油中冷卻；之后，再采用940℃，碳勢1.3，進行4h滲碳，然后在130℃的油中冷卻的工藝步驟循環一次，從而完成采用2次循環的循環滲碳；（3）擴散和淬火：采用940℃，碳勢1.0，進行2h滲碳擴散，以獲得平緩的碳濃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種滲碳鋼的熱處理滲碳工藝，按如下步驟進行：（1）預滲碳：采用800℃~840℃，碳勢0.9~1.3，進行?1~3h預滲碳；（2）循環滲碳：采用910℃~940℃，碳勢0.9~1.3，進行1~4h滲碳，然后在50℃~140℃的油中冷卻；如此循環至少2次；（3）擴散和淬火：采用910℃~940℃，碳勢0.8~1.0，進行1~3h滲碳擴散；擴散后將溫度冷卻到840℃~890℃，碳勢0.8~1.0，保溫30min~2h后，在50℃~140℃的油中淬火冷卻；（4）回火：采用160℃~230℃，回火2~4h。

【技術特征摘要】
1.一種滲碳鋼的熱處理滲碳工藝，按如下步驟進行：（1）預滲碳：采用800℃~840℃，碳勢0.9~1.3，進行1~3h預滲碳；（2）循環滲碳：采用910℃~940℃，碳勢0.9~1.3，進行1~4h滲碳，然后在50℃~140℃的油中冷卻；如此循環至少2次；所述循環滲碳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：牛玉周，胡林林，
申請(專利權)人：上海人本集團有限公司，上海思博特軸承技術研發有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31