[发明专利]一种氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法

权利要求书

1.一种氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1，根据目标高氮钢层中的合金成分，得到合金元素i与铁元素的成分比α:β；确定单位面积上熔入熔池的作为铺粉原料的合金粉末质量m_合金粉末与单位面积上熔入熔池的母材质量m_铁基材比为α:β；

步骤2，根据m合金粉末:m_铁基材＝α:β，得出高氮钢层的熔合比

步骤3，根据公式h＝B×Ψ,确定熔入高氮钢层的铁基材的厚度h，其中，B为目标高氮钢层的厚度,Ψ为高氮钢层的熔合比；

根据公式确定合金粉末层厚度Hf，其中，K为合金粉末层熔化凝固成固体块的厚度减少系数；

步骤4，启动焊接装置，采用焊接电流I和焊接速率v，以厚度为h的铁基材为母材，对厚度为Hf的氮化物合金粉末进行堆焊，获得目标厚度的高氮钢层。

2.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，所述的焊接电流I为80A～200A。

3.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，焊接速率v为3mm/min～16mm/min。

4.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，焊接过程中采用10％Ar+90％N₂混合气作为焊接保护气，其气流速率为10L/min～35L/min。

5.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，步骤1中，选择低碳钢作为母材。

6.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，所述的作为铺粉原料的合金粉末，根据目标高氮钢层中的合金元素i的含量Wif％比确定。

7.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，所述的合金元素i的含量Wif％，经修正关系式Wif_修正％≈Wif％×(1+μi+ξ)修正；其中Wif_修正％为修正值，μi为烧损系数，μi＝0.2％～5％，ξ为散射飞溅损失系数，ξ＝2％～8％。

8.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，步骤3中，K＝0.4-0.9。

9.如权利要求1所述的氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法，其特征在于，所述的合金元素i不含铁元素。