专利名称：高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法
技术领域：
本发明涉及球墨铸铁表面改性技术，具体是高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法。
背景技术：
目前在球墨铸铁表面改性，形成表面强化层的方法目前主要有激光表面改性和球墨铸铁气体软氮化等方法，其中激光表面改性虽然应用较多，但激光器的功率密度低，光电转换效率低，大型激光机设备昂贵，球墨铸铁气体软氮化需要加入Cr、Mo、Al等合金元素，成本高、形成一定厚度的表面强化层时间长、效率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于公开一种采用高能电子束扫描强化球墨铸铁表面的方法，这种方法工艺简单、电子束能量密度大及效率高、表面层和亚表面层强度、硬度高、耐磨性好，且表面强化层具有一定耐腐蚀性和耐高温性。实现本发明目的的技术方案是球墨铸铁表面机械加工后，不经任何处理，在电子束焊机真空室中直接采用电子束扫描加热，使球墨铸铁表面产生熔化层和加热层，通过基体金属的热传导，产生快速冷却条件，即可在球墨铸铁形成表面强化层。所述电子束扫描加热的工艺参数为加速电压60kV、扫描电流15_25mA、扫描束斑直径3-5mm、束斑移动速度10mm/s、束流频率300-500HZ，真空度为1(Γ2!^。本发明的工作原理是机械加工后的球墨铸铁零件表面通过电子束焊机在真空室中进行扫描加热，使得球墨铸铁表面加热熔化，形成一定的熔化层和加热层，通过熔化层和加热层下部的未熔基体金属的快速导热，使得熔化层金属快速凝固形成表面铸态莱氏体强化层，而后奥氏体化加热层，在未熔基体金属快速导热条件下，产生快速冷却淬火，获得马氏体+球状石墨和马氏体+铁素体+球状石墨组织的亚表面强化层，然后通过磨削加工获得光滑的表面强化层。本发明的优点是在真空室中进行加电子束扫描表面加热处理，具有无氧化、加热速度快、热影响区小、变形小等优点，球墨铸铁表面强化层硬度高、耐磨性和耐高温性好。
图1为实施例1参数下球墨铸铁电子束表面强化层整体结构示意图2为实施例1参数下球墨铸铁电子束表面强化层熔化层莱氏体组织结构示意图； 图3为实施例1参数下球墨铸铁电子束亚表面强化层马氏体+铁素体+球状石墨组织结构示意图
图4为实施例2参数下球墨铸铁电子束表面强化层整体结构图； 图5为实施例2参数下球墨铸铁电子束表面表面熔化层莱氏体组织结构示意图； 图6为实施例2参数下球墨铸铁电子束亚表面强化层马氏体+铁素体+球状石墨组织
3结构示意图。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不是对本发明内容的限定。实施例1
本发明是一种高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法，在球墨铸铁表面机械加工后，不经任何处理，直接采用电子束焊机在真空室中进行电子束扫描加热，通过控制下述扫描电压、扫描电流、扫描速度、束流频率等参数，获得电子束扫描束流形成一定的热量和压力，使球墨铸铁表面产生熔化层和加热层，熔化层金属快速凝固形成表面铸态莱氏体强化层，而后奥氏体化加热层，在未熔基体金属快速导热条件下，产生快速冷却淬火，获得马氏体+球状石墨和马氏体+铁素体+球状石墨组织的亚表面强化层。所述电子束扫描加热的工艺参数为扫描电压60KV、扫描电流16 mA、扫描束斑直径3mm、束斑移动速度lOmm/s、束流频率300 HZ，真空度为10_2Pa。经测试分析证明，这种球墨铸铁表面强化层硬度高，表面层硬度为110(Γ1280 HVO. 1、亚表面层硬度为660 800 HVO. 1，分别是基体硬度的5 5. 7倍和3 3. 6倍、表面组织的耐磨性是基体金属的3、倍。实施例2
按照实施例1的方法步骤，不同的是所述电子束扫描加热的工艺参数为扫描电压 60KV、扫描电流22 mA、扫描束斑直径3 mm、束斑移动速度lOmm/s、束流频率300 HZ，真空度为 IO^2Pa0经测试分析证明，这种球墨铸铁表面强化层硬度高，表面层硬度为112(Γ1380 HVO. 1、亚表面层硬度为750 880 HVO. 1，分别是基体硬度的5 6. 3倍和3.4、倍、表面组织的耐磨性是基体金属的4飞倍。实施例3:
按照实施例1的方法步骤，不同的是所述电子束扫描加热的工艺参数为扫描电压 60KV、扫描电流25 mA、扫描束斑直径4 mm、束斑移动速度lOmm/s、束流频率300 HZ，真空度为 IO^2Pa0经测试分析证明，这种球墨铸铁表面强化层硬度高，表面层硬度为 110(Γ1270 HVO. 1、亚表面层硬度为680 830 HVO. 1，分别是基体硬度的5 5. 8倍和3 3. 8倍、表面组织的耐磨性是基体金属的3、倍。
权利要求
1.高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法，其特征是在球墨铸铁表面机械加工后，在真空室中直接通过电子束扫描加热球墨铸铁表面，并控制电子束扫描加热的工艺参数，获得电子束一定的热量和压力，使球墨铸铁产生熔化层和加热层，通过基体金属的热传导，产生快速冷却条件，获得球墨铸铁表面强化层。
2.根据权利要求1所述的高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法，其特征是所述电子束扫描加热的工艺参数为扫描电压60KV、扫描电流15-25mA、扫描束斑直径3-5mm、 束斑移动速度lOmm/s、束流频率300-500HZ，在真空室中，真空度为KT2I3a。
3.根据权利要求1所述的高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法，其特征是所述的球墨铸铁的表面强化层为熔化层金属快速凝固形成表面铸态莱氏体强化层，而后奥氏体化加热层，在未熔基体金属快速导热条件下，产生快速冷却淬火，获得马氏体+球状石墨和马氏体+铁素体+球状石墨组织的亚表面强化层。
全文摘要
本发明公开了一种高能电子束扫描强化球墨铸铁表面层的方法，在球墨铸铁表面，在真空室中通过电子束扫描加热的方法，获得球墨铸铁表面强化层；电子束扫描加热的工艺参数为:扫描电压60KV、扫描电流15-25mA、扫描束斑直径3-5mm、束斑移动速度10mm/s、束流频率300-500Hz，在真空室中，真空度为10-2Pa，这种方法在真空室中进行加电子束扫描表面加热处理，具有无氧化、加热速度快、热影响区小、变形小等优点，球墨铸铁表面强化层硬度高、耐磨性和耐高温性好。
文档编号C21D5/00GK102206733SQ201110197550
公开日2011年10月5日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者易云志, 王荣, 薛兴, 魏德强 申请人:桂林电子科技大学