一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺。
【背景技术】
[0002] 钢的强化机制包括位错强化、晶体结构强化以及固溶强化，马氏体钢由于其结构 的复杂性，强化机制至今没有一个统一的定论。细晶强化会使钢的强度和韧性都得以提高， 而对马氏体钢强韧性起作用的"晶粒尺寸"的认识并不是非常清晰，对于板条马氏体组织起 强化作用的主要晶界类型有人认为是板条束尺寸，有人认为是板条尺寸。
[0003] 为进一步提高工件表面的硬度和耐磨性，近年来在过饱和渗碳技术研究方面进 行了有益的探讨。采用过饱和渗碳技术可使渗层的碳浓度高于常规渗碳所能获得的碳浓 度，在渗碳层中不形成网状碳化物，而是形成了大量细小颗粒状的碳化物弥散分布在渗碳 层内，比常规渗碳具有更优异的耐磨性，更高的接触和弯曲疲劳强度，较高的冲击韧度与 较低的脆性。同时过饱和渗碳还具有适用性广、对设备无特殊要求等优点。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理 工艺。
[0005] 本发明的技术方案是：一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺，包含 以下步骤：Fe-Ni-C-Mo-Cu水雾化扩散型预合金粉末，颗粒尺寸在75~150Lm之间，加入 0. 5%碳、铬铁和作为润滑剂的硬质酸锌通过机械方式充分混合后采用单轴压制方法压制， 压强为700MPa，粉末压坯在分解氨气氛中加热至1120e保温60 min后随炉冷；对烧结后 的试样进行表面高频淬火处理，高频淬火在Y6-100-250电子管变频装置上进行，频率为 250kHz,输出功率为2312 kW，即可。
[0006] 所述的碳以石墨形式加入。
[0007] 所述的铬以铬铁形式加入。
[0008] 本发明的有益效果： (1) FeCNiMoCu钢具有较高的淬透性，表面经高频淬火后，可获得的淬硬层硬度最高 为 666HV0. 2,层深为 0· 33 mm ; (2) FeCNiMoCu钢表面高频淬火强化后的耐磨性高于烧结组织；在磨损开始阶段，干 摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加而增加，而后逐渐趋于平稳；其摩擦磨损机制是粘着磨 损和氧化磨损； (3) 含铬1. 5%的FeCNiMoCu钢的耐磨性最佳。
【附图说明】
[0009] 图1为FeCNiMoCu试样表面硬化层截面显微硬度分布。
【具体实施方式】
[0010] 选用Fe-Ni-C-Mo-Cu水雾化扩散型预合金粉末，颗粒尺寸在75~150Lm之间。碳以 石墨形式加入，试验材料中的含碳量均为0. 5%;铬以铬铁形式加入，粒子尺寸〈70微米， 试验材料的具体成分见表1所示。将预合金粉与一定量的铬、碳和作为润滑剂的硬质酸锌 通过机械方式充分混合后采用单轴压制方法压制成700 mmx25 mmxlO mm的试样，压强为 700MPa。粉末压坯在分解氨气氛中加热至1120e保温60 min后随炉冷。为提高烧结钢的 表面耐磨性能，对烧结后的试样进行表面高频淬火处理，高频淬火在Y6-100-250电子管 变频装置上进行，频率为250kHz，输出功率为2312 kW。采用HMV-2000型显微硬度计测 定淬火后试样表层至心部的显微硬度。
[0011] 不同成分的FeCNiMoCu合金粉末烧结后的密度、宏观硬度及高频淬火后的表面和 心部硬度值如表2所示。由表2可见，含0. 4%Cr的Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-O. 4Cr和含 1. 0%Cr的Fe-0. 4N i -0. 8M〇-2. OCu-1. OCr试样的烧结密度与未加铬试样的烧结密度相比 变化不大，而含 〇. 6%Cr 的 Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-O. 6Cr 试样和含 1. 5%Cr 的 Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-1. 5Cr试样烧结后的密度较高。烧结组织的宏观硬度与烧结密度和微观组织 有关，铬是强化组织的元素，添加到预合金粉末中的铬大部分固溶在A-Fe中，少部分形 成（Fe，Cr)3C，从而提高材料的强度、硬度。因而铬的添加量越多，组织的强化、硬化效果 越好。从表2可见，含铬115%的Fe-0. 4Ni-0. 8M〇-2. OCu-1. 5Cr试样获得的烧结硬度最高 为82. 8HRB，与未加铬的FeCNiMoCu试样相比，硬度有较大提高。
[0012] 图1为FeCNiMoCu高频淬火试样从表面到心部的微观组织硬度分布曲线。从图 1中曲线可见，随铬含量的增加试样的淬硬层深度和微观硬度增加，并且 几种试验材料其淬硬层的显微硬度值在502~666HV0. 2之间，淬硬层深度为0. 30-〇. 33 mm。由于铬是强化基体和提高淬透性的元素，所以加铬的试样其心部和表面硬化层的硬度 均高于未加铬的试样。未加铬的Fe-0.4N i - 0.8M〇-2.0Cu试样表面硬化层硬度最高为 502 HV012,心部组织硬度为 193 HV0.2,而含 1.5% 铬的 Fe-0.4N i -0.8Mo-2.0Cu-l.5Cr 试样表面硬化层硬度值最高达666 HV012,心部硬度为305HV0. 2,说明高频淬火表面强化 效果非常显著。
[0013] (1) FeCNiMoCu钢具有较高的淬透性，表面经高频淬火后，可获得的淬硬层硬度 最高为666HV0. 2,层深为0. 33 mm。
[0014] (2) FeCNiMoCu钢表面高频淬火强化后的耐磨性高于烧结组织。在磨损开始阶段， 干摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加而增加，而后逐渐趋于平稳。其摩擦磨损机制是粘着 磨损和氧化磨损。
[0015] (3)含铬1. 5%的FeCNiMoCu钢的耐磨性最佳。
【主权项】
1. 一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺，其特征在于：包含以下步骤： Fe-Ni-C-Mo-Cu水雾化扩散型预合金粉末，颗粒尺寸在75~150Lm之间，加入0. 5%碳、铬 铁和作为润滑剂的硬质酸锌通过机械方式充分混合后采用单轴压制方法压制，压强为 700MPa，粉末压坯在分解氨气氛中加热至1120e保温60min后随炉冷；对烧结后的试样进 行表面高频淬火处理，高频淬火在Y6-100-250电子管变频装置上进行，频率为250kHz， 输出功率为2312kW，即可。2. 根据权利要求1所述的一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺，其特征 在于：所述的碳以石墨形式加入。3. 根据权利要求1所述的一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺，其特征 在于：所述的铬以铬铁形式加入。
【专利摘要】本发明公开了一种提高FeCNiMoCu钢硬度及摩擦性能的处理工艺，其特征在于：包含以下步骤：Fe-Ni-C-Mo-Cu水雾化扩散型预合金粉末,颗粒尺寸在75~150Lm之间，加入0.5%碳、铬铁和作为润滑剂的硬质酸锌通过机械方式充分混合后采用单轴压制方法压制,压强为700MPa，粉末压坯在分解氨气氛中加热至1120e保温60min后随炉冷；对烧结后的试样进行表面高频淬火处理,高频淬火在Y6-100-250电子管变频装置上进行,频率为250kHz,输出功率为2312kW，即可。
【IPC分类】C22C33/02, C21D1/18, C21D6/00
【公开号】CN105441776
【申请号】CN201410517410
【发明人】李军帅, 黄磊
【申请人】李军帅
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月30日