[发明专利]一种获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法

说明书

本发明公开了一种获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，包括加热保温阶段、脉冲渗碳阶段、变温阶段、淬火阶段。脉冲渗碳阶段是指渗碳/扩散多次交替的高浓度渗碳过程；变温阶段是指渗碳结束后，停止加热，充气快冷至Ac1线下某一温度，并保温一段时间，随后立即升温至淬火温度，即Ac3或Ac1线以上30‑50℃，保温至工件均匀奥氏体化；淬火阶段是指采用高压气淬或油淬中的一种方式进行。能细化组织，同时提高表面含碳量并获得弥散分布的细小碳化物(球状为主)，最大程度发挥材料的强韧性，从而提高工件的服役性能。

技术领域

本发明涉及一种真空渗碳热处理技术，尤其涉及一种获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法。

背景技术

热处理是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的服役性能，充分发挥材料潜力的一种工艺技术。热处理是机械制造行业的关键核心技术，随着对热处理技术的不断重视，热处理产业逐渐由粗放型向精细化发展，更加重视新工艺、新技术、提高产品内在质量、节能节材降耗延寿、关注经济效益等。真空低压渗碳技术以少无氧化、节能减排、清洁热处理等优势，逐步替代可控气氛渗碳设备，在关键零部件如齿轮、传动轴等方面应用越来越广泛。

重载齿轮、轴等关键承载零部件广泛应用于航空航天、风电、高速机车、重载汽车等行业，普遍要求“外硬内韧”，通常采用渗碳淬火方式实现表层强化。研究表明，提高渗碳层的含碳量并获得细小、形态和分布良好的碳化物对热处理工件的强韧性十分有利，表面硬度高达800-1000HV1。

如图1、图3所示，利用当前现有的真空渗碳工艺无法实现上述要求，只能在较低含碳量(0.8％以下)时实现对碳化物的尺寸和形态的有效控制，一旦提高渗碳层的含碳量往往出现对产品性能有害的网状碳化物，即碳原子总是在奥氏体晶界处析出，却无法获得在奥氏体晶粒内形核、长大并形成弥散分布的碳化物，难以最大程度发挥材料的强韧性。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。该方法工艺流程短、渗碳效率高、清洁无污染、实用性强。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，包括加热保温阶段、脉冲渗碳阶段、变温阶段、淬火阶段；

所述的脉冲渗碳阶段是指渗碳与扩散多次交替的高浓度渗碳过程，其中渗碳气体以脉冲方式充入渗碳室，工件表层的碳浓度梯度通过渗碳/扩散的时间进行调整，表面含碳量接近该渗碳温度下碳在奥氏体中的最大溶解度；

所述的变温阶段包括：渗碳结束后，工件继续在加热室，停止加热，充入设定压力的氮气，启动或不启动风机，使工件表层快速冷却至Ac1线以下温度并稳定一段时间，使碳化物均匀析出并球化，随后高温排气，抽至真空后，立即升温至淬火温度，并保温一段时间使工件均热且完全奥氏体化；

所述淬火阶段选择以下任一种淬火方式：直接高压气淬、直接油淬、气油淬。

与现有技术相比，本发明所提供的获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，在脉冲渗碳阶段通过调整渗碳/扩散多次交替的时间获得所需的碳浓度梯度曲线，在变温阶段通过加压充气使工件表层快速冷却从而均匀析出碳化物并细化组织。该方法工艺流程短、渗碳效率高、清洁无污染、实用性强，最大程度发挥了材料强韧性，从而提高工件的服役性能。

附图说明

图1为现有技术中真空低压渗碳传统工艺曲线示意图；

图2为本发明实施例提供获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法工艺曲线示意图；

图3为现有技术中中真空低压渗碳传统工艺表面碳化物组织(×500)示意图；