[发明专利]一种低碳钢零件及其复合热处理方法

说明书

本发明提供了一种低碳钢零件及其复合热处理方法，所述方法为先对低碳钢零件进行碳氮共渗，然后进行机械加工整形，最后进行渗氮处理。用本发明的方法处理后的低碳钢，表面硬度能够达到要求，平面度较小，即变形量小，能够满足现在对变形量的要求。

技术领域

本发明属于低碳钢领域，尤其涉及一种低碳钢零件及其复合热处理方法。

背景技术

对于含碳量≤0.12%的冷轧钢薄壁零件，其成型方式一般为冲压或拉深成型，形状较为复杂，对于一些用于机械机构或设备上的此类零件还要求有精准的尺寸以便最终装配，以及良好的表面硬度以提高其整体强度及耐磨性来满足工作需要。对于这些低碳钢薄壁零件一般通过渗碳或碳氮共渗然后淬火的方法提高其表面硬度，但是高温淬火引起的奥氏体向马氏体转变的相变应力以及过冷产生的热应力都会使零件严重变形，无法满足变形量要求。而且这种薄壁件一旦渗碳或碳氮共渗淬火后由于硬化层是双面产生的整体屈服强度很高用机械整形方法都无法校正如果强行校正又会因为施加力太大零件本身太脆发生断裂。还有的办法是用渗氮或氮碳共渗，但这种零件一般是经过冲压或拉深成型的，零件内部加工应力大而氮碳共渗温度一般在540～580℃之间，在这样的温度下薄壁零件由于应力释放变形就会超过技术要求，但不管是渗氮还是氮碳共渗，由于零件本身含碳量≤0.12%，组织以铁素体为主，氮的渗入无法产生弥散强化的效果，而又由于碳的含量很少，珠光体一般不会超过总面积的15%而无法有效产生固溶强化效果，经过渗氮或碳氮共渗后表面硬度≤500HV，扩散层硬度≤250HV，不能满足使用需要。

公开号为CN101187027A的专利公开了一种新型复合热处理方法，并具体公开了先将工件加热至奥氏体状态进行渗氮或碳氮共渗，获得预定的渗层，然后在同炉内将温度降低到奥氏体渗氮温度560-640℃进行渗氮或碳氮共渗处理，使工件表面层奥氏体的氮浓度提高到奥氏体渗氮层的水平，再进行淬火处理并在200-300℃温度范围内的时效或者直接进行200-300℃温度区间中的等温淬火，使高氮奥氏体发生分解，得到高的表面硬度和耐磨性。

公开号为CN101994121A的专利公开了一种复合热处理方法，该方法是将工件加热至奥氏体状态进行渗碳或碳氮共渗，获得理想的渗层，然后在炉内将温度降低到奥氏体渗氮温度640-720℃进行渗氮或氮碳共渗处理，使工件表面层奥氏体的氮浓度提高到奥氏体渗氮层的水平，再进行直接800℃左右的淬火和在300℃范围内的时效处理或直接进行200-240℃温度区间中的等温淬火，使高氮奥氏体发生分解，得到金属理想的表面硬度和耐磨性。

上述两种复合热处理方法的原理基本一样，都是先渗碳或碳氮共渗然后冷下来渗氮或氮碳共渗再重新加热淬火，这样做存在最大的问题是会发生严重变形。因为对于含碳量≤0.12的低碳冷变型钢如果升温到奥氏体化温度，那么温度已经接近900℃了，而低碳钢零件本身强度低，在这么高的温度下极易变形。而在重新加热到800℃左右淬火时由于奥氏体向马氏体转变产生的相变应力以及高温下急速冷下来的热应力会使这个变形进一步加剧。如果按上述两个方法处理后的低碳钢薄壁冷成型零件由于强度硬度高，变形后基本无法校正，很显然不适合含碳量≤0.12%的冷成型零件。

发明内容

本发明为解决现有的低碳钢热处理后变形严重的技术问题，提供一种热处理后变形量小的低碳钢零件及其复合热处理方法。

本发明提供了一种低碳钢零件的复合热处理方法，所述方法为先对低碳钢零件进行碳氮共渗，然后进行机械加工整形，最后进行渗氮处理。

本发明还提供了一种由上述方法制备得到的低碳钢零件。