效也兼有减小应力的作用，这样在球体热处理或加工通流孔和传动槽后球体仍然基本不会产生变形或仅有微量变形。扩散渗和热处理后球体表面进行的研磨、抛光加工，其目的一方面是改善表面粗糙度使之达到要求，另一方面也是为了修正此前的扩散渗、热处理阶段可能产生的微量变形，使球面圆度达到要求。
[0013]本实用新型的目的通过如下技术方案实现:
[0014]—种具有高耐磨密封表面的球阀球体，所述的球体为硬密封球阀的旋转关闭件，与位于其两侧的金属阀座组成密封偶件以实现阀门的启闭和密封，其主要技术关键为:在所述球体的球面表面有一层具有高耐磨性能的强化层，所述的强化层中富集有经扩散渗形成的金属硼化物，强化层下侧基体为经淬火热处理或固溶和时效热处理而具有高硬度的基体材料，强化层与基体材料之间为冶金结合。
[0015]作为上述方案的一种进一步的方案，所述的强化层中同时还分布有经扩散渗形成的碳化钒微粒。
[0016]作为上述两方案的一种进一步的方案，所述的强化层为经过包含有稀土共渗的扩散渗所形成的表面强化层，表面强化层中还分布有稀土原子。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是:球体表面强化层具有更高的表面硬度和满足需要的强化层厚度，并因此而具备更强的抗擦伤、抗磨损以及抗冲刷能力；强化层与基体为冶金结合，结合强度高、不容易产生强化层剥落；基体可通过热处理而达到高硬度，以保证表面强化层能可靠工作；强化层制备后不会形成残余应力，并具有较好的高温热硬性，能够在高温工况中使用；能够使产品结构得到简化，制造成本降低，同时便于加工制造；能够使阀门具有较高的使用可靠性和更长的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型所述的硬密封球阀球体的示意图。
[0019]图中，1、球体；2、球面；3、小圆角；4、通流孔；5、传动槽。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
[0021]实施例1
[0022]本实施例所述的硬密封球阀球体，基体材料采用40Cr，球体直径Φ 47mm，通流孔直径Φ24πιπι，见图1。在该球体上通过渗硼工艺在球面上形成一层富集有Fe2B、FeB的强化层，强化层是在基体材料的基础上经高温扩散渗而形成因而与基体材料之间为冶金结合；同时，渗硼后对40Cr基体进行淬火热处理，使其具有较高的基体硬度。
[0023]制备过程如下:
[0024]准备:40Cr按Φ 50 X 51mm下料；另备三块相同材料的试块，尺寸20 X 20 X 10_，同炉进行渗硼以及基体热处理，一块用于检测渗层硬度和厚度及基体材料热处理硬度，另两块分别作为动、静试块进行擦伤试验以测试和比较渗层耐磨性。此外，预先准备两块相同尺寸的HVOF喷涂碳化钨样块作为对比件。
[0025]前加工:车加工球面，通流孔及传动槽不加工，将通流孔孔口与球面相交位置处的小圆角也加工出；磨削和粗研球面。加工后表面粗糙度Ra ( 0.2 μ m，球面跳动彡0.015mm。通流孔孔口处的小圆角的作用是使球体在启闭转动时阀座密封面不会受到伤害，因此将小圆角与球面一道加工出、在渗硼时小圆角处与球面一起形成连贯的渗硼层，才能使阀座密封面在启闭时得到有效的保护；因为球体在渗硼后硬度很高、球面只进行微小加工量的精研、抛光加工，因此渗硼前在球面车削后需进行磨削和粗研以使球面的尺寸、圆度精度、粗糙度达到相应要求。
[0026]硼-稀土共渗:工艺流程为:除油-水洗_酸洗_水洗-中和-水洗-吹干_装挂-盐浴渗硼-冷却-清洗吹干。渗剂成分:硼砂、碳化硼、铝粉、氟化钠、氟硼酸钾、稀土、增渗剂。扩散渗温度:950°C，时间:8h。渗硼时稀土的加入，能够增加渗层渗入深度，改善渗层组织结构，降低渗硼层的脆性，提高渗硼层硬度、增加与基体的结合力和显著增加渗硼层的耐磨性。硼-稀土共渗后，渗层中除富含硼化铁硬质相外，也含有稀土原子。
[0027]基体淬火+回火处理:采用真空高压气淬炉对工件进行热处理；冷却气体:高纯氩气，气淬压力:lObar。淬火、回火工艺规范:淬火-真空加热850°C，气冷；回火-真空加热300°C，气冷。渗硼后对基体进行淬火加硬处理是较常见的渗硼处理工艺流程；渗硼后淬火处理时，只要控制好加热温度不超过1080°C以避免硼化物层过烧和脱硼、在中性保护气氛中加热，就能够使渗层的质量、厚度、硬度以及磨损抗力完全不受影响。
[0028]采用真空高压气淬炉进行球体的淬火回火处理，除了真空高压气淬工艺具有工件无氧化脱碳、表面光洁、热处理全程及工件冷却速度可进行自动控制、节能及成本低廉、安全环保等诸多优点外，真空高压气淬的一个突出的优势是与其它类型的热处理设备相比能够显著减小工件的热处理变形，这一点对于硬密封球阀球体的热处理加工来说，无疑是极为有利的。
[0029]后加工:进行球体通流孔和传动槽的加工；
[0030]研磨抛光:分别用不同粒度的人造金刚石研磨料对球面进行研磨和抛光加工，使球面圆度和表面粗糙度达到要求。
[0031 ] 渗硼层硬度和厚度:经试块检测，渗硼层硬度HV1400?1550，厚度0.28?
0.31mm。渗层硬度远高于国内现行产品HVOF喷涂碳化钨涂层的硬度HV750?850，也显著高于氧化锆增韧陶瓷的硬度HV1200 ;渗层厚度与碳化钨涂层的厚度基本相当。因此，本实用新型的球体密封表面强化层在耐冲刷能力方面有着显著的优势。
[0032]40Cr基体硬度:经试块检测，基体淬火回火硬度HRC49?52。
[0033]抗擦伤能力试验:经测试，在SOMPa压紧比压下，渗硼试块开始出现肉眼可见擦痕的次数为850次左右，碳化钨涂层试块开始出现肉眼可见擦痕的次数为250次左右；渗硼试块开始出现擦伤深度大于0.02_深的擦伤的次数为51500次左右，碳化钨涂层试块开始出现擦伤深度大于0.02mm深的擦伤的次数为12500次左右。两者相比较，渗硼强化层的擦伤寿命是碳化钨涂层的4倍多。耐磨性的改善主要是由于强化层硬度的提高而带来的有益效果O
[0034]上述制备过程中所涉及到的两种热加工工艺手段-硼-稀土共渗和真空高压气淬均为现有成熟技术并在不断发展中，有利于保证本实用新型能够得到可靠实施并在今后能够得到进一步的发展。
[0035]本实施例表明，通过适当的扩散渗硼工艺所形成的上述球体表面强化层，与现有技术的密封表面相比，具有更高的表面硬度并具有满足需要的强化层厚度，因而具有更强的抗擦伤、抗磨损以及抗冲刷能力；强化层因为与基体为冶金结合因而结合强度高，不容易产生强化层剥落现象；基体材料通过淬火处理达到了显著高于材料未经处理时的高硬度，对表面强化层形成可靠的支撑，能够解决现行产品所存在的基体硬度偏低使喷涂层受压面边界处产生过高的应力而容易导致喷涂层产生裂纹和剥落的现象，保证表面强化层可靠工作；强化层的高硬度和抗剥落的高可靠性能够显著延长阀门的使用寿命。强化层形成过程中，因为经过回火处理，因而基本不存在残余应力。与陶瓷球阀相比，除了关键零件的表面硬度和耐磨性得到提高、低韧性高脆性的缺陷得到大大改善、产品制造周期缩短效率提高成本降低外，球体传动槽处不需要镶嵌金属衬套，也使产品结构得到了简化，便于加工制造。
[0036]作为主要应用于模具表面强化处理的渗硼技术，在模具制造方面的应用与在本实用新型中创新应用为硬密封球阀密封表面的强化处理手段，在应用要求和强化层特性方面都有着很大的区别:模具的表面强化层需要在承受强冲击和较大的疲劳应力的工作条件下达到较高的可靠性和工作寿命，强化层除了要具有较高的硬度和耐磨性外，也要有合适的厚度，过厚则工作时易产生剥落破坏，通常要求不大于0.10?0.15mm，实际应用时以
0.04?0.1Omm居多。硬密封球阀的球体密封表面使用时产生破坏的一个主要原因是，阀门工作时强化层在与阀座密封面接触的受压面边界处会产生较高的剪切应力和弯曲应力，当工作应力过大时会使脆性的表面强化层产生裂纹进而导致涂层剥落；要降低上述的接触受压面边界处的工作应力，途径有三个:增加阀座密封面的宽度(减小了接触比压)、增加强化层下的基体材料的硬度(减小了强化层受压向下的微变形)、增加强化层的厚度(降低了强化层边界处的工作应力)，增加阀座密封面宽度是硬密封球阀通常的做法，但密封面太宽则不利