用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法及其制品技術

本發明專利技術涉及金屬表面處理技術領域，公開了用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法及其制品，所述加工方法包括以下步驟：S1)將經過預處理的工件放入耐熱罐中，然后填入滲硼劑，確保滲硼劑填滿并壓實待加工工件；S2)將耐熱罐放入箱式電熱爐中，加熱至850

【技術實現步驟摘要】
用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法及其制品


[0001]本專利技術涉及金屬表面處理
，尤其涉及用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法及其制品。

技術介紹

[0002]GH4169合金鋼，是一種Ni
?
Cr
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Fe基時效強化的高溫合金，該合金在工作溫度范圍內具有較高的強度和抗氧化性，并且具有較好的熱加工性能、焊接性能和長期組織穩定性，同時在高溫下還具有較好的塑韌性、抗疲勞、抗氧化和耐腐蝕性能，因此被廣泛應用于宇航、核能和石油領域。
[0003]現有技術的鋁型材擠壓模具也采用GH4169合金代替H13鋼制作。與H13鋼氮化模具相比，GH4169的耐磨性與防粘性較差，導致模具的使用壽命短，因此限制了該材料在模具加工中的使用和推廣。

技術實現思路

[0004]針對上述問題，本專利技術的第一目的在于提出一種用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，可在GH4169鋼模具的形成滲硼層。
[0005]本專利技術的另一目的在于提出一種使用所述用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法的制品，不僅含有滲硼層+Cr層+CrN層組成的梯度過渡層，還覆有DLC薄膜。
[0006]為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
[0007]一種用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，包括以下步驟：
[0008]S1)將經過預處理的工件放入耐熱罐中，然后填入滲硼劑，確保滲硼劑填滿并壓實待加工工件；
[0009]S2)將耐熱罐放入箱式電熱爐中，加熱至850
?
880℃并恒溫4
?
8h；
[0010]S3)將工件隨耐熱罐出爐靜置空冷至室溫，制得滲硼工件；
[0011]按重量百分比計算，所述滲硼劑的原料包括：碳化硼8
?
10wt％、硼鐵5
?
10wt％、氟硼酸鉀5
?
10wt％、活性炭5
?
8wt％和余量的碳化硅。
[0012]進一步的，還包括以下步驟：
[0013]S4)采用等離子鍍膜工藝，在經過表面清潔的所述滲硼工件沉積Cr層，再沉積CrN層，制得加硬工件；
[0014]S5)再將經過表面清潔的所述加硬工件放入磁控濺射鍍覆機中，抽真空至5X10
?3Pa后，充入氬氣至0.5
?
1Pa，以1000
?
1200V的偏壓濺射所述加硬工件的表面，同時開啟陽極層流離子源，在所述加硬工件的表面沉積DLC薄膜。
[0015]優選的，步驟S5)中，加熱爐的爐壓為0.5Pa，氬氣流量為100ml/min，乙炔流量為60ml/min，偏壓為100V，沉積溫度為200℃，沉積時間為2
?
4h。
[0016]優選的，所述碳化硼的粒徑為40
?
50μm；所述活性炭的粒徑為150
?
300μm；所述碳化硅的粒徑為120
?
180μm。
[0017]優選的，所述滲硼劑的顆粒粒徑為0.5
?
1mm，所述滲硼工件的滲硼層的厚度大于10μm。
[0018]進一步的，所述滲硼劑的制備包括以下步驟：
[0019]按比例稱取碳化硼、硼鐵、氟硼酸鉀、活性炭和碳化硅，并放入混粉機混合攪拌，然后將制成的混合物顆粒烘干，即制得所述滲硼劑。
[0020]優選的，混合時間為4
?
8h，烘干溫度為80
?
90℃。
[0021]進一步的，本專利技術提出了一種GH4169鋼模具，采用以上所述的用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法制得。
[0022]本專利技術的上述技術方案的有益效果為：所述用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，采用的滲硼劑可在900℃以下即可進行，經過處理的工件表面可形成0.10mm以上的滲硼層，并且其硬度達到HV1200以上；所述滲硼劑適用于固體滲硼的工藝，使加工工藝易于操作，經濟性優勢明顯；并且滲硼層形成的速度較快，成本適中，適合推廣。
[0023]進一步的，本專利技術提出的一種GH4169鋼模具，采用以上所述的用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法制得，GH4169鋼模具的表面鍍層不僅含有滲硼層+Cr層+CrN層組成的梯度過渡層，還覆有DLC薄膜，相互之間形成支撐作用，可增強表面鍍層與基體的結合力。
附圖說明
[0024]圖1為實施例1的金相組織圖。
具體實施方式
[0025]下面通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。
[0026]在本說明書的描述中，參考術語“實施例”、“示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本專利技術的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0027]盡管已經示出和描述了本專利技術的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本專利技術的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本專利技術的范圍由權利要求及其等同物限定。
[0028]一種用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，包括以下步驟：
[0029]S1)將經過預處理的工件放入耐熱罐中，然后填入滲硼劑，確保滲硼劑填滿并壓實待加工工件；
[0030]S2)將耐熱罐放入箱式電熱爐中，加熱至850
?
880℃并恒溫4
?
8h；
[0031]S3)將工件隨耐熱罐出爐靜置空冷至室溫，制得滲硼工件；
[0032]按重量百分比計算，所述滲硼劑的原料包括：碳化硼8
?
10wt％、硼鐵5
?
10wt％、氟硼酸鉀5
?
10wt％、活性炭5
?
8wt％和余量的碳化硅。
[0033]本專利技術的所述用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，采用的滲硼劑可在900℃以下即可進行，經過處理的工件表面可形成0.10mm以上的滲硼層，并且其硬度達到HV1200以上；所述滲硼劑適用于固體滲硼的工藝，使加工工藝易于操作，經濟性優勢明顯；并且滲硼層形成的速度較快，成本適中，適合推廣。
[0034]所述滲硼劑中的碳化硼為主要的硼元素來源，硼鐵作為補充，以氟硼酸鉀作為活化劑，能形成較好的滲層。經過滲硼處理的工件表面形成有FeB相和Fe2B相構成的硼化物，均為高硬度相，化學性質穩定，使得工件的滲硼層在800℃以下均能保持高硬度和耐磨性。
[0035]進一步的，還包括以下步驟：
[0036]S4)采用等離子鍍膜工藝，在經過表面清潔的所述滲硼工件沉積Cr層，再沉積CrN層，制得加硬工件；
[0037]S5)再將經過表面清潔的所述加硬工件放入磁控濺射鍍覆機中，抽真空至本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：S1)將經過預處理的工件放入耐熱罐中，然后填入滲硼劑，確保滲硼劑填滿并壓實待加工工件；S2)將耐熱罐放入箱式電熱爐中，加熱至850
?
880℃并恒溫4
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8h；S3)將工件隨耐熱罐出爐靜置空冷至室溫，制得滲硼工件；按重量百分比計算，所述滲硼劑的原料包括：碳化硼8
?
10wt％、硼鐵5
?
10wt％、氟硼酸鉀5
?
10wt％、活性炭5
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8wt％和余量的碳化硅。2.根據權利要求1所述的用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，其特征在于，還包括以下步驟：S4)采用等離子鍍膜工藝，在經過表面清潔的所述滲硼工件沉積Cr層，再沉積CrN層，制得加硬工件；S5)再將經過表面清潔的所述加硬工件放入磁控濺射鍍覆機中，抽真空至5X10
?3Pa后，充入氬氣至0.5
?
1Pa，以1000
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1200V的偏壓濺射所述加硬工件的表面，同時開啟陽極層流離子源，在所述加硬工件的表面沉積DLC薄膜。3.根據權利要求2所述的用于GH4169鋼模具的表面硬化的加工方法，其特征在于，步驟S5)中，加熱爐的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮仕棋，朱暉朝，王楓，陳志坤，李福球，彭志祥，
申請(專利權)人：廣東粵科新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：