[其他]一种粉末法钢件表面硬化处理工艺

说明书

本发明为一种粉末法钢件表面硬化处理工艺，它包括硼硅共渗、硼铬共渗和硼钒共渗处理，经该发明提出的共渗处理后，可使钢件表面获得渗层厚、硬度高、脆性小、耐磨性好、能承受较重载荷的表面硬化层。适用于既要求高耐磨性又要承受较重载荷的钢件的表面处理，如石油牙轮钻头滑动轴承的表面处理，也适用于刀具、模具和其他要求高耐磨性钢件的表面处理，本发明工艺简便，处理周期短。

本发明是一种在粉末渗剂中对碳钢以及合金钢件进行表面硬化处理的工艺。

渗硼是一种广为应用的提高钢件表面硬度和耐磨性的方法，按其渗入的方式。可分为固体即粉末，液体和气体渗入三种。其中，粉末法因其设备简单、工艺简便、处理后工件易于清理，易于实现局部处理等优点而受到普遍重视，并且，在粉末渗硼的基础上又发展出了粉末硼硅共渗、粉末硼铬共渗、粉末硼钒共渗等。共渗处理后的耐磨性比渗硼有了进一步的提高。例如，对于粉末硼硅共渗，SU-718496提出了一种以B₄C（45～60%）为主要成分的粉末硼硅共渗剂，SU-977514A提出了一种以B₂O₃（10～40%）和硅钙（40～50%）为主要成分的粉末硼硅共渗剂，SU-1129268A提出了一种以B₄C（45～55%）和硅粉为主要成分的粉末硼硅共渗剂。对于粉末硼铬共渗，SU-863709提出了一种以B₄C（45～60%）为渗硼源的粉末硼铬共渗剂，SU-865968提出了一种以C_rO₃为主要成分的粉末硼铬共渗剂。上述粉末共渗剂共同的不足之处在于采用了较多价格昂贵的B₄C和价格相对较贵的其他物质作为共渗剂的主要成分，因而经济性较差。另外，渗剂中较多的B₄C易使渗层中出现F_eB，按公认的观点，F_eB的出现将增加渗层的脆性，降低其耐磨性，特别是在钢件承受较重载荷时尤为如此。对于硼钒共渗，有人（金属热处理，1983年1期27～31页）提出采用盐浴硼钒共渗，但盐浴法的劳动条件较差，处理后残盐清洗麻烦，不适用于形状复杂的零件。西德有人（金属热处理，1982年12期10页）提出采用分步法粉末硼钒共渗，即先渗硼后再行渗钒，这种分步硼钒共渗处理周期长、能源消耗大、工艺复杂、成本高。SU-1070207A提出了一种以HVO₃和L_aB₆、NH₄BF₄为主要成分的高合金钢的粉末硼钒共渗剂，但此渗剂的应用仅限于高合金钢，适用范围较窄，此外，所采用的HVO₃、L_aB₆都价格高，来源有限，这种渗剂是以渗钒为主，渗层较薄。

本发明的目的旨在提出一种工艺周期较短、操作简便、经济性好的粉末法钢件表面硬化处理工艺，经该工艺处理后的钢件表面硬度高、耐磨性好、渗层有相当的厚度，且脆性较小，适用于碳钢以及合金钢。

本发明的目的是按下述步骤实现的：

①首先对低碳钢和低碳合金钢件进行渗碳，而高碳钢则不需进行渗碳，然后

②对处理件进行淬火，随后进行低温回火，然后

③对处理件进行磨削，随后

④对钢件表面进行共渗处理，共渗处理可采用本发明提出的粉末硼硅、硼铬、硼钒共渗剂中的任一种进行，随后

⑤对共渗处理后的工件进行淬火，随及进行低温回火。

本发明提出的三种粉末共渗剂配方分别为：

1、粉末硼硅共渗剂，其成分为（重量百分数）

Fe-B 45～55%

Fe-Si 15～20%

B₄C 16～20%

NH₄Cl 1～2%

硼砂 余量

渗剂的五种成分之和为100%。