[发明专利]用于渗碳Ferrium钢的氮化工艺

说明书

本公开提供了用于处理钢的方法以及所得经处理的钢。该方法可以包括：氮化渗碳Ferrium钢组件以使得所述Ferrium钢组件具有氮含量按重量计大于0％到约5％的表面部分。氮化所述Ferrium钢组件可以增加所述Ferrium钢的表面硬度。所述表面部分可以具有按重量计约0.05％到约0.5％的氮含量。

技术领域

本公开主要涉及用于处理金属的方法，更具体地，涉及用于处理金属以改善在恶劣环境中的耐久性的方法。

背景技术

渗碳钢齿轮广泛用于旋翼机，运输车辆，农业和越野设备，工业旋转设备和数千种其它应用中的动力传输。历史上，需要渗碳的合金经历了气氛(气体)工艺。然而，近年来，低压(即，真空)渗碳的发展已经使得某些应用利用工艺步骤的减少以及硬化层型面均匀性的改进。专门设计并开发了新一类的齿轮钢，C61和C64，以最大化真空渗碳工艺的益处。

然而，从风扇到低压涡轮传递动力的齿轮箱系统的组件需要改进的高强度材料，具体来说是轴承及其与周围组件的集成。因此，需要开发具有高效热处理的新型高性能钢。

发明内容

方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或是通过描述可显而易见的，或可通过本发明的实践而习得。

本公开提供了用于处理钢的方法以及所得经处理的钢。在一个实施例中，所述方法包括：氮化渗碳Ferrium钢组件以使得所述Ferrium钢组件具有氮含量按重量计大于0％到约5％的表面部分。大体上，氮化Ferrium钢组件增加Ferrium钢的表面硬度。举例来说，所述表面部分可以具有按重量计0.05％到0.5％的氮含量。

在一个实施例中，可以经由在包括含氮气体的处理气氛(例如，0.5毫巴到10毫巴)中等离子氮化所述Ferrium钢组件而执行氮化所述Ferrium钢组件。所述处理气氛在一个实施例中包括含氮气体和载气。举例来说，处理气氛包括按体积计1％到50％的含氮气体(例如，按体积计约5％到约25％)。

在特定实施例中，渗碳Ferrium钢组件可以在氮化之前例如在约400℃到约550℃的回火温度下进行回火。举例来说，在约400℃到约550℃的回火温度下对渗碳Ferrium钢组件进行回火可以经由双重回火工艺执行，所述工艺包括：在第一回火温度下对所述渗碳Ferrium钢组件执行第一回火工艺，并且随后在高于第一回火温度的第二回火温度下对所述渗碳Ferrium钢组件执行第二回火工艺。

还大体上提供一种经处理的Ferrium钢组件，其包括渗碳Ferrium钢组件的核心和所述组件的表面部分。所述核心可具有一种组成，其按重量计包括约0.10％到约0.2％的碳、约7.0％到约10.0％的镍、约16.0％到约18.5％的钴、约1.0％到约2.0％的钼、约3.0％到约4.0％的铬、高达约0.05％的钨，以及余量的铁。所述表面部分可具有一种组成，其按重量计包括约0.10％到约0.2％的碳、约7.0％到约10.0％的镍、约16.0％到约18.5％的钴、约1.0％到约2.0％的钼、约3.0％到约4.0％的铬、高达约0.05％的钨，约0.05％到约5％的氮，以及余量的铁。

在经处理的Ferrium钢组件的一个实施例中，所述表面部分界定外表面，所述外表面具有在洛氏标尺上约65到约69的表面硬度。举例来说，所述表面部分可以具有距离所述组件的外表面高达约35μm的深度。

在经处理的Ferrium钢组件的一个特定实施例中，所述核心可以具有按重量计基本上由以下各者组成的一种组成：约0.15％的碳、约9.5％的镍、约18.0％的钴、约1.1％的钼、约3.5％的铬，以及余量的铁，其中渗碳Ferrium钢组件具有在洛氏标尺上约65到约67的表面硬度。

在经处理的Ferrium钢组件的一个特定实施例中，所述核心可具有按重量计基本上由以下各者组成的一种组成：约0.11％的碳、约7.5％的镍、约16.3％的钴、约1.75％的钼、约3.5％的铬、约0.02％的钨，以及余量的铁，其中渗碳Ferrium钢组件具有在洛氏标尺上约65到约69的表面硬度。