专利名称：钢件的表面渗硼处理方法
技术领域：
本发明属于钢材的热处理方法，特别是钢件的表面渗硼处理方法。
背景技术：
把钢制工件放在能产生某种元素原子的介质中，加热到一定的温度，停留适当的 时间，随后冷却下来从而改变工件表层的成分和组织，这一工艺过程被称为钢的化学热处理。钢的表面化学处理，目前成熟的工艺以渗碳和渗氮为主，还可以碳氮共渗。渗碳、 渗氮和碳氮共渗是把工件放置在发生物理化学反应的气相中完成的。钢的渗碳例如齿轮、凸轮、棘轮等对其性能有特殊要求，即钢件的表面不但具有 高的硬度和耐磨性，同时具备高的冲击韧性。如果用含碳量比较高的钢来制造，虽然钢的表 层硬度和耐磨性能达到要求，但是难以满足高韧性的需要。如果用低碳钢所得结果正好相 反。但是用低碳钢或低碳合金结构钢制成零件，尔后提高表层含碳量，再经过适当的化学表 面渗碳处理，就能达到上述性能要求。钢的渗碳包括固体渗碳和气体渗碳。渗碳由于在高 温(900 950°C)下进行，过程持续时间长，很难避免钢的晶粒粗大，因此渗碳钢需淬火(正 火)+回火处理。钢的渗氮渗氮是钢的表层吸收氮原子的过程，把工件放在密闭容器(容器中加入 NH3)中加热NH3=3H2+2N (可逆反应)，随着温度的不同(500 650°C ) NH3的分解率在15 60%。氮与铁形成i^2N、Fe4N和含氮的铁素体，淡化层对空气、淡水、过热蒸汽有耐腐蚀能力， 但渗氮后的工件容易变形，需要再次修磨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢件的表面渗硼处理方法，既能够使得钢件表面具有 较高的硬度，又能够提高钢件表面的耐磨性能和韧性。本发明的目的是这样实现的一种钢件的表面渗硼处理方法，该方法依次包括下 列步骤1.物料配比无水硼砂为88%、Na2CO3为10%，碳化硅为12%，以上配比为质量百分 比，总量根据钢件的大小及形状，以熔化后形成的熔池能淹没钢件为宜；2.物料熔化及溶 池形成首先将无水硼砂放入一不锈钢容器内，加热到650°C，然后加入SiC粉进行搅拌，待 硼砂完全熔化，溶池温度达到800°C时，再加入Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到930°C，将 需要渗硼的钢件放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持930°C恒温，时间大于3小时；3.取出 钢件，自然冷却到常温，然后对钢件进行淬火——回火——修磨处理，方可使用。在本发明方法中，在硼砂中加入一定量的SiC粉使其快速溶解。溶解后的硼砂中 加入一定量的Na2CO3,加速硼砂(Na2OBxOy)快速分解。通过试验，确定钢件渗硼原料组成及 最佳配比，质量百分数硼砂含量88%、Na2CO3含量10%、SiC粉含量12%。通过试验，确定了 钢件渗硼的最佳温度为930°C。获得了最佳温度下的钢件渗硼速率，钢件在930°C熔融的硼 砂浴中浸泡3小时，溶液中的[B]可渗进钢件表面0. 2mm的厚度。
本发明方法通过工件表面渗硼获得高硬度的钢件表面，钢件渗硼后表面硬度可达 到1200HV以上(渗碳最高可达到800HV)，大幅度提高了钢件的耐磨能力，硬度每提高100 HV，钢件的耐磨能力可提高2. 5 3. 0倍。该方法处理的钢，尤其适用于在复杂工况条件下 使用的钢结构件、铸钢件等，具有高硬度、高的耐磨性等优良的性能。可广泛应用于要求静 磨察条件使用的工件，例如车轴、齿轮等求高硬度、高耐磨性钢件的各个领域。
具体实施例方式一种钢件的表面渗硼处理方法，该方法依次包括下列步骤1.物料配比无水硼 砂为88%、Na2CO3为10%，碳化硅为12%，以上配比为质量百分比，总量根据钢件的大小及形 状，以熔化后形成的熔池能淹没钢件为宜；2.物料熔化及溶池形成首先将无水硼砂放入 一不锈钢容器内，加热到650°C，然后加入SiC粉进行搅拌，待硼砂完全熔化，溶池温度达到 830°C时，再加入Na2CO3,加强搅拌到溶池温度达到930°C，将需要渗硼的钢件放置入硼砂浴 中渗硼，溶池温度保持930°C恒温，时间6小时；3.取出钢件，自然冷却到常温，然后对钢件 进行淬火——回火——修磨处理，方可使用。
权利要求
1. 一种钢件的表面渗硼处理方法，其特征在于该方法依次包括下列步骤1.物料配 比无水硼砂为88%、Na2C03为10%，碳化硅为12%，以上配比为质量百分比，总量根据钢件的 大小及形状，以熔化后形成的熔池能淹没钢件为宜；2.物料熔化及溶池形成首先将无水 硼砂放入一不锈钢容器内，加热到650°C，然后加入SiC粉进行搅拌，待硼砂完全熔化，溶池 温度达到800°C时，再加入Na2CO3,加强搅拌到溶池温度达到930°C，将需要渗硼的钢件放置 入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持930°C恒温，时间大于3小时；3.取出钢件，自然冷却到常 温，然后对钢件进行淬火——回火——修磨处理，方可使用。
全文摘要
本发明公开了一种钢件的表面渗硼处理方法，该方法依次包括下列步骤1.物料配比无水硼砂为88%、Na2CO3为10%，碳化硅为12%，以上配比为质量百分比，总量根据钢件的大小及形状，以熔化后形成的熔池能淹没钢件为宜；2.物料熔化及溶池形成首先将无水硼砂放入一不锈钢容器内，加热到650℃，然后加入SiC粉进行搅拌，待硼砂完全熔化，溶池温度达到800℃时，再加入Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到930℃，将需要渗硼的钢件放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持930℃恒温，时间大于3小时；3.取出钢件，自然冷却到常温，然后对钢件进行淬火—回火—修磨处理，方可使用。本发明方法通过工件表面渗硼获得高硬度的钢件表面，钢件渗硼后表面硬度可达到1200HV以上，大幅度提高了钢件的耐磨能力，硬度每提高100HV，钢件的耐磨能力可提高2.5～3.0倍。
文档编号C23C8/70GK102051572SQ201110007419
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者吾塔, 陈勇, 鲁军 申请人:宝钢集团新疆八一钢铁有限公司