提高中碳结构钢钢耐磨性、抗蚀性非金属离子渗入处理方法与流程

本发明涉及一种金属改性技术，具体地说是提高中碳结构钢耐磨性、抗蚀性非金属离子渗入处理方法。

背景技术：

腐蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料报道，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失约占国民经济总产值的4－5％，我国每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失达数千亿元。中碳结构钢是工业最基础材料，提高其耐磨性和抗蚀性，从而提高产品的使用寿命是基本要求。

目前，我国常用的气体氮化、离子氮化、高频淬火等方法虽然也能提高中碳结构钢产品的耐磨性。但是，耐磨性不高，同时没能解决其抗蚀性的问题。

技术实现要素：

本发明就是针对现有中碳结构钢耐磨性和抗蚀较差的技术问题，提供一种环保、可靠、变形小，大幅提升中碳结构钢耐磨性和抗蚀性的非金属离子渗入处理方法。

一种提高中碳结构钢耐磨性、抗蚀性非金属离子渗入处理方法，其包括下列工艺流程：

(1)装夹清洗：产品装夹放入超声波仪清除产品表面油污和脏物；

(2)预热：将产品放入预热炉中加热升温至380-400℃，保温1-2小时使其表面呈金黄色；

(3)离子渗入：离子渗入炉加热升温至540-560℃将氮化盐完全溶解，其氰酸根浓度控制在33％以上，放入产品，在540-560℃状态下保温2-3.5小时；

(4)离子氧化：离子氧化炉加热升温至360℃将氧化盐完全溶解，放入经离子渗入好的产品，在400-410℃状态下保温30-50分钟；

(5)抛光：喷沙清除产品表面疏松层；

(6)第二次离子氧化：同工艺流程(4)；

(7)离子钝化：放入离子钝化炉20号机油中，在120℃状态下保温40分钟；

(8)清洗：用清洗济去除油污。

优选地，步骤(3)中氮化盐成分和含量如下：

碳酸钾k2co3和碳酸钠na2co3为42％，氰酸钾kcno和氰酸钠nacno为52.5％，碳酸锂lico3为5％，碳酸钇y2(co3)3和硫酸镧la2(so4)3为0.5％。

优选地，氮化盐中氰酸根浓度大于33％，当浓度低于33％时应适当加入再生盐提升氰酸根浓度；再生盐组分为：三聚氰胺为49％，三聚氰酸为31％，尿素为20％。

优选地，离子渗入炉和离子氧化炉坩埚材料为钛。

本处理方法其目的在中碳结构钢渗入[n]、[c]、[o]非金属离子和和微量[y]、[la]稀土元素，改变其材料组织结构，形成[n]、[c]、[o]扩散层，fe3n、fe4n、fe3c化合物层，和fe3o4氧化膜层，渗层厚度90-150μm,硬度大于1100hv0.2，实现大幅提升中碳结构钢耐磨性和抗蚀性；其工艺流程合理、操作简易；环保、可靠、变形小；大幅提升中碳结构钢耐磨性和抗蚀性，从而提高产品的使用寿命。

附图说明

图145钢非金属离子渗入金相组织图；

图245钢断面硬度梯度图；

图342crmo钢非金属离子渗入金相组织图；

图442crmo钢断面硬度梯度图。

具体实施方式

45、42crmo非金属离子渗入处理方法，工艺流程如下：

(1)装夹清洗：产品装夹放入超声波仪清除产品表面油污和脏物；

(2)预热：将产品放入预热炉中加热升温至380-400℃，保温1-2小时使其表面呈金黄色；

(3)离子渗入：离子渗入炉加热升温至540-560℃将氮化盐完全溶解，其氰酸根浓度大于33％以上，当浓度低于33％时应适当加入再生盐提升氰酸根浓度，保温2小时，再放入预热好的产品，在540-560℃状态下保温2-3.5小时。若产品放入离子渗入炉时温度降低超过40℃，应降低产品的装炉量；

(4)离子氧化：离子氧化炉加热升温至400-410℃将氧化盐完全溶解，放入经离子渗入好的产品，在400-410℃状态下保温30-50分钟；

(5)抛光：喷沙(180-200#玻璃珠)清除产品表面疏松层；

(6)第二次离子氧化：同工艺流程(4)；

(7)离子钝化：放入离子钝化炉20号机油中，在120℃状态下保温40分钟。

(8)清洗：用清洗济去除油污。

45、42crmo材料非金属离子渗入处理后技术指标：

由此可以看出，采用本发明45、42crmo材料经非金属离子渗入处理表面硬度由原200-250hv0.2提高到450hv0.2和700hv0.2以上，抗蚀性大于200小时，大幅度提高了中碳结构钢耐磨性和使用寿命。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种提高中碳结构钢耐磨性、抗蚀性非金属离子渗入处理方法，其解决了中碳结构钢耐磨性和抗蚀较差的技术问题，其包括装夹清洗、预热、离子渗入、离子氧化、抛光、二次离子氧化、离子钝化和清洗等步骤，本发明可用于中碳结构钢的表面硬度和耐蚀性增强，大幅度提高了产品的使用寿命。

技术研发人员：郑渝江;罗德福;江景友;刘艳平
受保护的技术使用者：威海久威材料科技有限公司
技术研发日：2017.03.09
技术公布日：2017.07.18