【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于合金鋼高能束表面改性，具體涉及一種電子束處理40cr合金鋼的方法。
技術介紹
1、隨著制造業的發展，當前對于鋼材的需求量仍然保持上升階段，如何使機械結構和零部件滿足惡劣的工作條件，延長其使用壽命，是提高國民經濟的重要課題；40cr鋼是我國目前應用最廣泛的合金調質鋼，其具有良好的淬透性、切削性，這種鋼經調質后用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件，如汽車的轉向節、后半軸以及機床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；由于工作條件的影響，這類零部件的表面會受到嚴重的磨損和疲勞；為解決這一問題，延長工件使用壽命，通常對工件進行表面強化處理，以提高表面的抗疲勞、耐磨損和耐腐蝕能力；傳統的金屬表面強化處理有表面淬火、電鍍、滲碳、滲氮等，但這些強化方法，因耗時費力、成本高、污染嚴重等諸多原因，使其在實際應用中受到限制；因此，探索更高效、更低成本、更環保的處理工藝是一種必然趨勢；
2、電子束表面改性處理是通過電子束作用于材料表面使材料淺表層發生強烈的熔化現象，由于基體還處于冷態，淺表層瞬間將熱量傳遞給基體，快速冷卻后產生成分、組織結構變化，從而達到所需性能的工藝方法。與其它材料表面改性技術相比，電子束表面改性處理優點為：
3、（1）功率密度高、控制靈活、重復性好，能夠精準控制表面溫度和穿透深度；
4、（2）在真空條件下進行，對金屬保護好，可以獲得較高的結合力和性能，從而保證質量；
5、因此，本專利提出采用散焦電子束表面合金化方法對40cr進行表面改性，電子束表面合金化是將合金粉
技術實現思路
1、本專利技術的目的是：
2、本專利技術將40cr合金鋼加工成固定尺寸形狀，采用特制模具進行ni/vc混合粉末壓制，得到試樣，再通過散焦電子束合金化處理得到試樣成品，本專利技術在有效提升表面硬度的同時，也提高試塊表面耐磨性，具有極好的實際應用場景。
3、為解決上訴問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種電子束處理40cr合金鋼的方法，包括以下步驟：
4、1、一種電子束處理40cr合金鋼的方法，包括以下步驟：
5、步驟1：前處理，對切割后的試塊工件進行銑削，然后用丙酮和無水乙醇溶劑對銑削后的工件進行清洗,去除表面油污與雜質。
6、步驟1結束后進行步驟2；
7、步驟2：試樣制備，配制不同質量配比的ni/vc混合粉末，采用特制模具將粉末壓制在基體上。
8、步驟2結束后進行步驟3；
9、步驟3：電子束處理，將步驟2的試樣放置于電子束焊機的熱加工室內，用擴散泵串聯羅茨泵對電子槍室和焊接加工室進行抽真空，使得電子槍室真空度為1.33×?quotepa,加工室真空度為5×?quote??pa。設定電子束焊機工藝參數，電子束流加速電壓為60kv，電子束聚焦電流為330ma,電子束加工束流為16ma，18ma，20ma,電子槍移動速度為1mm/s，電子束束斑半徑為3mm，粉末配比為ni:vc=20:80，30:70，40:60，采用線切割將處理后的試樣切成小塊，然后使用超聲波清洗機清洗試樣，得到成品。
10、步驟3結束后進行步驟4；
11、步驟4：組織與性能測試，利用quanta?feg450場發射掃描電子顯微鏡（sem）觀測試樣微觀結構，利用hdx-1000tm顯微硬度計以100g載荷、0.981n試驗力、5s加載時間來測量試樣截面顯微硬度；采用cft-i型材料表面性能綜合測試儀對試樣經砂紙打磨后的表面進行摩擦磨損試驗，選用30n加載載荷、3mm往復長度、轉速300r/min和30min持續時間，分析摩擦磨損曲線；采用ols4100型激光共聚焦顯微鏡分析磨損后的表面形貌。
12、2、根據權利要求1所述的一種電子束處理40cr合金鋼的方法，特征在于：步驟1前需進行切割處理，將40cr合金鋼工件切割成50mm×50mm×50mm的試塊，并采用數控銑床在試塊表面銑出特定尺寸的槽，銑削過程中保持每個工件的進刀量一致、銑削速度相同，得到銑削后的試塊。
13、3、根據權利要求1所述的一種電子束處理40cr合金鋼的方法，特征在于：步驟2中需要配比ni/vc混合粉末，采用特制模具將粉末壓制在基體上，得到待處理試樣。
14、4、根據權利要求1所述的一種電子束處理40cr合金鋼的方法，特征在于：步驟3中采用散焦電子束對試樣進行合金化處理。
15、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
16、1.本專利技術采用散焦電子束對40cr合金鋼表面進行合金化處理，在提高表面硬度的同時，還可有效提升試樣表面耐磨性，本專利技術采用散焦電子束處理方式，能量密度大，使40cr合金鋼快速加熱達到材料熔點，而后迅速降溫。急劇升溫、驟冷過程使得試樣合金區和熱影響區組織發生轉變，晶粒細化，同時合金粉末也與基體進行良好的冶金結合，產生了固溶強化和彌散強化，實現了試樣表面硬度、耐磨性能的大幅提升。
17、2.本專利技術關于散焦電子束處理40cr合金鋼的過程是在真空加工室內進行，可保證加工過程環境無污染，避免40cr合金鋼與外界接觸；同時能量傳遞介質為電子，具有能量轉換高、作用效果好等特點。
18、3.本專利技術制備的40cr合金鋼基體顯微硬度為240hv0.1，合金區最高顯微硬度為1030hv0.1，是基體硬度的4.3倍，即經過本專利技術電子束處理，40cr合金鋼試塊表面硬度得到顯著提高，在30n載荷下，往復長度為3mm，測試30min，摩擦系數由基體的0.757降到0.395，下降了1.9倍。
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1.一種電子束處理40Cr合金鋼的方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電子束處理40Cr合金鋼的方法，特征在于：步驟1前處理需進行切割與銑削處理，將40Cr合金鋼工件切割成50mm×50mm×50mm的試塊，并在其四個面上開出固定尺寸的壓粉槽。
3.根據權利要求1所述的一種電子束處理40Cr合金鋼的方法，特征在于：步驟2采用特制模具將Ni/VC混合粉末壓制到基體上。
4.根據權利要求1所述的一種電子束處理40Cr合金鋼的方法，特征在于：步驟3采用散焦電子束進行合金化處理。
【技術特征摘要】
1.一種電子束處理40cr合金鋼的方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電子束處理40cr合金鋼的方法，特征在于：步驟1前處理需進行切割與銑削處理，將40cr合金鋼工件切割成50mm×50mm×50mm的試塊，并在其四個面上開出固定尺寸的壓...
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