[发明专利]一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺

权利要求书

1.一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)、奥氏体化控制；奥氏体化过程包括两个部分的控制，即奥氏体化过程的参数控制以及球墨铸铁制件的表层碳粉浓度、厚度控制；

Ⅰ、奥氏体化过程的参数控制如下:

奥氏体化温度(T_A，℃)按照公式(1)来制定：

式中：T_A为奥氏体化温度，单位为摄氏度；％C为碳元素的质量分数；％Ni为镍元素的质量分数；％Si为硅元素的质量分数；％V为钒元素的质量分数；％Mo为钼元素的质量分数；％W为钨元素的质量分数；％Mn为锰元素的质量分数；％Cr为铬元素的质量分数；％Cu为铜元素的质量分数；％P为磷元素的质量分数；％Al为铝元素的质量分数；％A为砷元素的质量分数；％Ti为钛元素的质量分数；

奥氏体化保温时间(t_A，分钟)按照公式(2)来制定:

t_A＝3H+18 (2)

式中：H为球墨铸铁制件厚度，单位为毫米；t_A为奥氏体化保温时间，单位为分钟；

Ⅱ、奥氏体化的碳粉控制参数如下:

球墨铸铁制件表层包覆碳粉，其中碳粉的浓度≥98.0％，碳粉的颗粒尺寸≤1×10^-6毫米；

球墨铸铁制件表层包覆碳粉，碳粉层厚度d根据公式(3)来计算：

式中：d为碳粉层厚度，单位为米；Q为碳原子在奥氏体中的扩散激活能，1.34×10⁵焦/摩尔；R为气体常数，8.314焦/(摩尔·开)；T为绝对温度，单位为开；D为扩散系数；其中，D可由式(4)计算确定；

式中：C_s＝0.02；C＝0.85C₀；C₀为钢中原始的碳元素质量分数，％；t为奥氏体化保温时间，分钟；

步骤2)、根据步骤1)中计算的奥氏体化温度设置加热炉温度，根据步骤1)中计算的碳粉层厚度在球墨铸铁制件表层包覆碳粉，然后将包裹有碳粉的球墨铸铁制件置于坩埚内，此后将坩埚盖盖上；在炉温达到设定温度后，将坩埚置于炉内；保温时间达到步骤1)计算的奥氏体化保温时间后迅速将球墨铸铁制件放于60-80℃的水基淬火液中进行快速冷却，冷却2-6秒；

步骤3)、低温等温处理控制；

将淬火后的球墨铸铁制件迅速取出，放置于160-220℃进行5-10小时的保温处理。

步骤4)、空冷控制；将球墨铸铁制件取出，悬置并空冷至室温。