[发明专利]一种碳化物析出型稀土渗碳钢

权利要求书

1.一种碳化物析出型稀土渗碳钢，其特征在于：使用的材料为：铬锰硅钼稀土合金钢、异丙醇、甲醇、煤油、PAG淬火剂，其组合用量如下：以毫升、毫米为计量单位

铬锰硅钼稀土合金钢毛坯：Φ28×163mm

异丙醇：(CH₃)₂CHOH      1000ml±50ml

甲醇：CH₃OH             2000ml±50ml

煤油：CH₃(CH₂)nCH₃      5000ml±100ml

PAG淬火剂：5％PAG水溶液 20000ml±100ml

铬锰硅钼稀土合金钢化学元素成份、重量组合比为：

铬：Cr        3.3～4.0％

锰：Mn        0.3～0.8％

硅：Si        0.6～1.0％

钼：Mo        1.0～1.5％

混合稀土：RE  0.1～0.4％

铁：Fe        91.85～94.47％

碳：C         0.18～0.4％

其他元素：    0.05％

渗碳方法如下：

(1)锻压铬锰硅钼稀土合金钢，成Φ25×160mm毛坯；

(2)铬锰硅钼稀土合金钢毛坯正火处理：在正火炉内进行，正火温度880℃±5℃，保温30min±10min后，空冷至25℃±5℃；

(3)机械加工铬锰硅钼稀土合金钢试棒

将铬锰硅钼稀土合金钢毛坯在车床上精车外圆、端面，加工至Φ20×150mm，各表面粗糙度Ra 1.6-3.2um，在非工作端留有吊装环槽；

(4)用煤油清洗铬锰硅钼稀土合金钢试棒表面，使其洁净，表面不得有油污、锈斑、水分；

(5)清理、清洁渗碳炉

打开渗碳炉，用压缩空气清理渗碳炉内壁，清除炉内炭黑、灰尘、污物及有害物质，使其洁净；

(6)置放铬锰硅钼稀土合金钢试棒

将试棒用铁丝捆绑后垂直悬挂于渗碳炉中间，吊装牢固；

(7)关闭渗碳炉盖，使其密闭，然后打开排气孔；

(8)开启电阻加热器，渗碳炉温度升至600℃～650℃，开启渗碳炉内风扇；

(9)渗碳

①继续升温至750℃～760℃，开启甲醇滴量器，向炉内滴加甲醇，滴入速度20～30ml/min，甲醇在高温下裂解气体后体积膨胀，炉内废气从排气孔排出，随之点燃排气孔喷焰咀废气；

②继续滴加甲醇、升温，温度升至920℃±5℃，并保温30min±10min，以便充分排出废气；

③滴加渗碳剂异丙醇

在恒温920℃±5℃、保温30min后，把甲醇的滴入速度降为10～15ml/min，同时开启异丙醇滴量器，向炉内持续滴加异丙醇，氧探头和碳势、温度智能控制仪控制异丙醇滴入速度，使炉内碳势持续保持在C_p＝1.25％±0.05％范围内，在920℃±5℃保温静置420min±10min；

在高温状态下，异丙醇、甲醇裂解，进行气体渗碳，其化学反应如下：

式中：

CO：一氧化碳

CO₂：二氧化碳

H₂O：水蒸汽

CH₄：甲烷

恒温保温420min±10min后，调节加热器，温度降至840℃～850℃，保温30min±10min，停止滴加异丙醇、甲醇；

10)冷却

关闭加热器，关闭炉内风扇，打开开合架、炉盖，取出试棒，快速置于盛有5％PAG水溶液的淬火槽内进行淬火冷却，并随淬火剂冷却至25℃±5℃；

(12)回火

将渗碳淬火后的铬锰硅钼稀土合金钢试棒置于回火炉中，在180℃±5℃温度下，恒温保温180min±10min；

(13)冷却

将回火后的铬锰硅钼稀土合金钢试棒置于自然空气中冷却至25℃±5℃；

(14)检测、分析、表征

对渗碳后的铬锰硅钼稀土合金钢试棒的渗碳层深度、硬度、含碳量、显微组织进行检测、分析和表征；

①用扫描电子显微镜分析观察渗碳层显微组织：

②用显微硬度仪测量渗碳层深度；

③用显微硬度仪进行表面硬度测量；

④用剥层化学分析法测量渗碳层碳浓度分布、表层含碳量；

结论：渗碳层显微组织为：回火马氏体和少量残余奥氏体构成的基体上弥散分布着大量平均直径为200nm的超细颗粒状合金碳化物；

渗碳层深度1.6mm；

表面渗碳层硬度HV_0.11057；

表层含碳量2～3％；

(15)铬锰硅钼稀土合金钢试棒存放

将渗碳后的铬锰硅钼稀土合金钢试棒表面涂覆防锈脂，用软质材料包装，储存于干燥、洁净环境，防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度25℃±5℃，相对湿度≤10％。