一种性能稳定的耐磨钢材的制作方法

文档序号:14112832阅读:242来源:国知局

本发明涉及一种性能稳定的耐磨钢材,属于金属材料表面处理领域。



背景技术:

钢材在食品、医疗、航天等领域占据着重要的地位,但是其存在硬度较低、磨性较差的缺陷,特别是极易因产生粘着磨损发生咬死而失效,这一直制约其应用和发展,因此提高钢材的耐磨性是一个亟待解决的问题。为了使其表面耐磨,可以对其进行表面改性处理,然而,现有的方法大多操作复杂,且实施过程中会产生很大的污染,最终制得的产品性能也不够稳定。



技术实现要素:

针对上述现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种产品表面耐磨性能好、经久耐用的性能稳定的耐磨钢材。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种性能稳定的耐磨钢材,包括钢材本体,所述钢材本体表面覆盖耐磨层,所述耐磨层厚度为8-10μm,成分包括mo2b和feb,mo2b与feb的比例为1-1.5:1-3。

作为本发明的一个改进方案,所述钢材本体为316不锈钢。

作为本发明的一个改进方案,所述耐磨层厚度为10μm。

作为本发明的一个改进方案,耐磨层中mo2b与feb的比例为1:1。

本发明钢材表面的硬度高达970hv0.1,硬度有明显的提升。相较于基体,表面的摩擦系数基本保持稳定,在0.17左右波动。这主要是由于经过渗硼处理后,表面形成了致密的改性层,且表面硬度大大提高,从而表面抗粘着能力提高,摩擦系数较基材明显降低,渗硼处理对钢材有很大的减磨作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

钢材表面等离子处理的方法包括如下步骤:

(1)选用块状feb化合物作为源极材料,基材为不锈钢,先将试样加工成直径15mm、厚3mm的圆片,经打磨后用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行机械抛光,再依次在丙酮、酒精、去离子水中超声清洗10min,烘干后,封装待用;

(2)用双层辉光等离子渗金属真空炉渗氮设备进行渗硼处理,用不锈钢圆筒作为辅助阴极,将基材和feb化合物置于辅助阴极内;

(3)渗硼处理:工艺参数为频率60hz,极间距20mm,保温温度1000℃,保温时间3h,源极电压600v,阴极电压350v,处理后试样随炉冷却至室温。

经xrd物相检测,表面成分包括mo2b和feb,mo2b与feb的比例为1:1;经测量表面耐磨层厚度10μm。

采用hvs-1000型显微硬度计测定渗层的表面显微硬度,条件为:载荷100g,加载时间10s,保载时间20s。

采用mft-r4000型往复摩擦磨损试验机测试摩擦磨损性能。测试条件为:温度23-27℃,相对湿度rh=60-70%,摩擦副采用直径5mm的gcr15钢球,载荷2n,往复距离5mm,频率2hz,摩擦时间25min。用wivs白光干涉三维测量仪测量磨痕轮廓,根据所测磨痕的宽度和深度值计算比磨损率。

经测量,基体硬度为230hv0.1,渗硼试样的硬度高达970hv0.1,硬度有明显的提升。相较于基体,渗硼试样的摩擦系数基本保持稳定,在0.17左右波动。结合表面形貌及表面硬度,这主要是由于经过渗硼处理后,表面形成了致密的改性层,且表面硬度大大提高,从而表面抗粘着能力提高,摩擦系数较基材明显降低,渗硼处理对不锈钢有很大的减磨作用,比磨损率7.15*10-5,相较于基体提升了9倍。

实施例2

钢材表面等离子处理的方法包括如下步骤:

(1)选用块状feb化合物作为源极材料,基材为不锈钢,先将试样加工成直径15mm、厚3mm的圆片,经打磨后用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行机械抛光,再依次在丙酮、酒精、去离子水中超声清洗10min,烘干后,封装待用;

(2)用双层辉光等离子渗金属真空炉渗氮设备进行渗硼处理,用不锈钢圆筒作为辅助阴极,将基材和feb化合物置于辅助阴极内;

(3)渗硼处理:工艺参数为频率60hz,极间距15mm,保温温度900℃,保温时间2h,源极电压400v,阴极电压250v,处理后试样随炉冷却至室温。

经测量,表面成分包括mo2b和feb,mo2b与feb的比例为1:2;经测量表面耐磨层厚度8μm,其耐磨性能和硬度与实施例1的样品性能一致。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种性能稳定的耐磨钢材,包括钢材本体,所述钢材本体表面覆盖耐磨层,所述耐磨层厚度为8‑10μm,成分包括Mo2B和FeB,Mo2B与FeB的比例为1‑1.5:1‑3。本发明钢材表面的硬度高达970HV0.1,硬度有明显的提升。相较于基体,表面的摩擦系数基本保持稳定,在0.17左右波动。这主要是由于经过渗硼处理后,表面形成了致密的改性层,且表面硬度大大提高,从而表面抗粘着能力提高,摩擦系数较基材明显降低,表面处理对钢材的耐磨性有很大的提升作用,延长了其使用寿命。

技术研发人员:李靖
受保护的技术使用者:徐州宝亨钢板有限公司
技术研发日:2017.11.27
技术公布日:2018.04.06
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