[发明专利]一种金属材料表面处理方法有效
申请号: | 201810717759.X | 申请日: | 2018-06-29 |
公开(公告)号: | CN108866472B | 公开(公告)日: | 2020-07-28 |
发明(设计)人: | 韩卫忠;仰坪炯 | 申请(专利权)人: | 西安交通大学 |
主分类号: | C23C8/12 | 分类号: | C23C8/12;C23C8/80 |
代理公司: | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人: | 徐文权 |
地址: | 710049 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 金属材料 表面 处理 方法 | ||
本发明公开了一种金属材料表面处理方法,包括以下步骤:1)清洗待处理金属材料表面,再进行烘干;2)将待处理金属材料放置于加热炉中,并在流动的氧气与惰性气体形成的混合气体的保护下调整真空度至预设值,再进行加热及保温,并随炉冷却至室温,完成对待处理金属材料的表面处理,其中,加热温度高于待处理金属材料表面氧化层致密结构的破坏温度,该方法能够实现对金属材料表面的强化,同时具有处理成本低、效率高、可控性好、操作方便及对工件表面污染小的特点。
技术领域
本发明属于金属材料处理领域,涉及一种金属材料表面处理方法。
背景技术
在日常生产生活中,金属结构件往往需要在比较复杂的应力状态下工作,比如弯曲、扭转、摩擦磨损等,这就要求其表面具有较高的硬度、耐磨性能和耐疲劳性能,而芯部具有足够的塑韧性。因此,诸多金属材料表面处理方法应运而生。
目前,在实际工业生产中,渗碳和渗氮作为最成熟、最常用的钢铁表面处理工艺,广泛地应用于摩擦片、活塞、齿轮等零件中。所谓渗碳/渗氮,就是通过增加工件表层含碳量/含氮量来形成碳化物/氮化物强化金属表面的一种化学热处理工艺。但是在长期的工业实践中,这两种典型的工艺方法不可避免的出现了许多问题。作为工业应用最广泛的气体渗碳,内氧化和表面脱碳是不可避免的两个问题。由于常用的渗碳气氛中含有二氧化碳和水蒸气,因此会不可避免地会有氧被工件所吸收,造成工件内氧化,严重时在表面晶界形成氧化物。后续的加热淬火抛丸容易在表面形成麻坑,造成工件报废。同时,渗碳气氛中的氧化性气氛如氧、水蒸气和二氧化碳会与钢中的碳元素发生反应,造成钢表面的脱碳现象。表面脱碳现象会造成表面的硬度下降,产生有害的表面残余拉应力,造成表面疲劳强度下降。同时渗碳工艺中所用到的渗碳介质容易在高温条件下发生裂解,对加热炉造成严重污染,因此需要对加热炉进行定期清理。对于渗氮工艺而言,由于氮在钢中的固溶度有限,扩散速度缓慢,时间长而渗氮层薄,因此成本较高,且不能受太大的接触应力。
近年来,金属材料表面纳米化的发展为金属材料表面强化引入了大量的先进表面强化技术,如表面机械喷完,机械研磨,激光冲击强化等。金属材料表面纳米化即通过对金属表面进行剧烈塑性变形,将表面晶粒尺寸细化至纳米量级,实现晶粒尺寸从表面向基体内部呈现梯度分布的的目标。这种梯度结构最表层纳米晶具有高强度高硬度,同时芯部保持着很好的塑韧性,因此具有很好的耐磨性和抗疲劳性能。然而,该技术作为一种基于剧烈塑性变形所开发的技术手段,梯度结构的可控性差,表面强化层深度有限,因此不能承受太大的接触应力且对初始表面粗糙度和光洁度具有很高的要求。同时,该技术还存在加工过程中温升剧烈,冷却介质对加工表面污染等问题,极大地影响了工件的表面处理效果。
上述方法虽然能够实现表面强化的效果,然而其自身均存在一定的问题,不能够达到工业生产所要求低成本,高效率,可控性好,操作方便,工件表面污染小等要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种金属材料表面处理方法,该方法能够实现对金属材料表面的强化,同时具有处理成本低、效率高、可控性好、操作方便及对工件表面污染小的特点。
为达到上述目的,本发明所述的金属材料表面处理方法包括以下步骤:
1)清洗待处理金属材料表面,再进行烘干;
2)将待处理金属材料放置于加热炉中,并在流动的氧气与惰性气体形成的混合气体的保护下调整真空度至预设值,再进行加热及保温,并随炉冷却至室温,完成对待处理金属材料的表面处理,其中,加热温度高于待处理金属材料表面氧化层致密结构的破坏温度。
将待处理金属材料放置于加热炉中,并在流动的氧气与惰性气体形成的混合气体的保护下调整真空度至预设值,再进行加热及保温,并随炉冷却至室温,然后去除待处理金属材料表面的氧化物层,并清洗待处理金属材料表面,完成对待处理金属材料的表面处理,其中,加热温度高于待处理金属材料表面氧化层致密结构的破坏温度。
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