[发明专利]一种用于提高马氏体不锈钢耐磨性能的硼碳共渗方法

说明书

本发明属于化学热处理技术领域，具体涉及一种用于提高马氏体不锈钢耐磨性能的硼碳共渗方法；步骤为：首先对马氏体不锈钢试样进行清洗、打磨抛光处理；然后将渗硼剂和渗碳剂混合后，采用球磨机进行球磨搅拌；得到硼碳混合渗剂；在容器底部铺上硼碳混合渗剂，放入马氏体不锈钢试样，再加入硼碳混合渗剂进行包裹；对容器密封后进行加热，保温后，再经冷却得到硼碳复合渗试样；在试样表面涂覆高温抗氧化涂料，经加热、冷却、低温回火后得到硼碳复合渗的马氏体不锈钢试样；本发明可以有效弥补硼化层和基体之间硬度梯度变化过大的缺点；采用公式化计算方式，获得最佳的加热温度和保温时间；在节约时间的同时，提高材料的整体的性能和使用寿命。

技术领域

本发明属于化学热处理技术领域，具体涉及一种用于提高马氏体不锈钢耐磨性能的硼碳共渗方法。

背景技术

当今社会畜牧业随着经济的飞速发展迅速崛起，这同时宣告对生产饲料的机器有大量需求。目前，饲料机器中核心零部件之一的饲料模具在使用过程中常因为不耐磨而早期失效。维修更换饲料模具会浪费大量的人力财力，而且因维修而停产带来的间接损失也十分可观。因此，开发一种提高饲料模具使用寿命的工艺具有重要的工程应用意义。

模具的生产要求高而且其服役环境差，因此在现代工业中模具的发展水平早已成为衡量一个国家制造业发展水平的重要指标之一。饲料机械中的核心零部件是饲料模具的压轮。内壁的压轮在使用过程中会向相反的方向进行快速转动将饲料压出模具。在将饲料压实挤出的过程中压轮同样受到相反的压力使压轮在服役过程中发生断裂、内孔壁剥落和封口等失效现象，大大降低饲料模具的服役寿命。所以这就需要饲料模具的表面具有超高的硬度和良好的耐磨性，而且芯部具有良好的塑性。

而饲料模具的压轮通常是采用马氏体不锈钢材料，马氏体不锈钢可以实现淬火强化，所以是目前不锈钢中普遍应用的一类不锈钢，由于其表面硬度及耐磨性不够，通常还采用表面处理方式提高表面硬度等指标；如文献公开了关于马氏体不锈钢的渗碳处理，将马氏体不锈钢制品置于真空炉，在乙炔气氛中高温进行真空脉冲渗碳。然后再用渗后热处理的方法细化晶粒，减轻或消除部份网状碳化物，使碳化物级别合格，其对设备要求较高，且采用真空脉冲和乙炔，生产成本较高。目前还未有采用固体硼碳共渗的方法，提高马氏体不锈钢表面的耐磨性的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种马氏体不锈钢固体硼碳共渗方法，采用固体硼碳渗剂，并结合加热公式和保温时间公式，计算出最佳的工艺参数，既可以得到合适的渗层深度又可以获得比单一渗碳更高的表面硬度和耐磨性，此外在一定程度上达到节约能源的效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于提高马氏体不锈钢耐磨性能的硼碳共渗方法，其包括如下步骤：

(1)马氏体不锈钢试样预处理：取马氏体不锈钢进行清洗、清洗后对其表面进行打磨抛光处理，得到预处理后的马氏体不锈钢试样；

(2)配制渗剂：取渗硼剂和渗碳剂按照一定的质量比例混合后，采用球磨机进行球磨搅拌；得到硼碳混合渗剂；

(3)首先在容器底部铺上硼碳混合渗剂，然后放入步骤(1)中放置预处理后的试样，再加入硼碳混合渗剂，将预处理后的马氏体不锈钢试样包裹在硼碳混合渗剂内，然后对容器进行密封，密封后，进行加热，保温一段时间后，冷却至室温，再取出密闭容器内的产物，即为硼碳复合渗试样；

(4)热处理：在步骤(3)得到的硼碳复合渗试样表面多次涂覆硅酸盐高温抗氧化涂料，根据公式分别计算加热温度和保温时间，加热保温后放入油中进行冷却，快速冷却，最后进行低温回火，维持一定时间后得到固体硼碳复合渗的马氏体不锈钢试样。

进一步地，所述马氏体不锈钢具体为12Cr13马氏体不锈钢，尺寸为10mm×10mm×8mm。

进一步地，步骤(2)中所述渗碳剂由碳酸钡、碳酸钙和木炭组成；其混合时的质量比为6～8:1～2:1～2。