[发明专利]一种提高金属表面碳化性能的热处理方法

说明书

本发明涉及一种提高金属表面碳化性能的热处理方法，属于金属表面处理技术领域，包括以下步骤：对金属表面进行抛光，然后在氨气和丙酮气体的混合气体中，在570℃下进行等离子碳氮共渗，然后进行冷却，得到氮碳共渗金属；将氮碳共渗金属在盐浴中700℃下分别保持1‑9h，之后在25℃去离子水中淬火，得到奥氏体化金属；将奥氏体化金属浸在油浴中，然后在水中冷却，最后在225℃下等温时效。本发明技术方案中，氮碳的共渗可以显着提高γ‑N/C的高热力学稳定性，且共渗氮碳过程中温度仅为570℃，不会引起边缘处局部过热现象，进而防止了碳层以小颗粒的形式脱离。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体地，涉及一种提高金属表面碳化性能的热处理方法。

背景技术

械设备中很多金属零部件，为了适应安装精度和强度的要求，常需要对于金属表面进行渗碳热处理，从而使其在工作的时候，表面的硬度能够支撑表面较大的载荷，而目前对于金属表面硬度改性的渗碳热处理方法一般为：首先对低碳合金钢进行表面渗碳处理，在通过高温回火、车碳层后，去应力回火、再进行淬火，但是现有的渗碳热处理方法虽能有效降低金属表面的内氧化，但深入研究表明存在以下不足：渗碳淬火后表层马氏体针较粗大，残余奥氏体含量较多，使其表面硬度偏低，因此会大大降低其综合力学性能。

公开号为CN110387521A的中国专利公开了一种一种金属表面硬度改性的渗碳热处理方法，包括如下步骤：S1：对金属工件进行防渗处理；S2：金属工件置入渗碳炉中，升温至930℃，向所述渗碳炉内通入渗碳剂形成渗碳气氛，按渗层深度控制碳势；S3：将S2中渗碳后的金属工件降温至760℃，保温4小时，进而在提升为温度到830℃，且保温1小时，进而在提升为温度到900℃，且保温1小时；S4：将S3中升温后的金属工件再次降温至860℃保温1小时，置入72℃的油液迅速冷却，进行淬火；S5：将淬火后的金属工件在520℃环境中进行第一次回火，保温2小时，进而在230℃环境中进行第二次回火，保温1小时，进而出炉空冷至室温，该发明虽然能够提高工件表面硬度，但是，其渗碳温度高，便会导致边缘处局部过热，会形成孔隙或者裂纹，导致碳层以小颗粒的形式脱离，最终表现出较差的耐磨性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高金属表面碳化性能的热处理方法，通过经Nb和Ti细化后的低碳钢进行共渗氮碳和热处理，得到综合性能优异的低碳钢材料。

本发明要解决的技术问题：现有的金属渗碳热处理方法虽然能够提高工件表面硬度，但是，其渗碳温度高，便会导致边缘处局部过热，会形成孔隙或者裂纹，导致碳层以小颗粒的形式脱离，最终表现出较差的耐磨性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种提高金属表面碳化性能的热处理方法，包括以下步骤：

S1、对金属表面进行抛光，然后在氨气和丙酮气体的混合气体中，在570℃下进行等离子碳氮共渗，然后进行冷却，得到氮碳共渗金属；

S2、将氮碳共渗金属在盐浴中700℃下分别保持1-9h，之后在25℃去离子水中淬火，得到奥氏体化金属；

S3、将奥氏体化金属浸在油浴中，然后在水中冷却，最后在225℃下等温时效。

进一步地，步骤S1中，金属的主要成分为C：0.15％、Si：0.22％、Mn：0.45％、Cr：1.3％、Ni：1.5％、Mo：0.3％、P：0.003％、S：0.003％、Al：0.015％、Nb：0.06％、Ti：0.02％，余量为Fe。

进一步地，步骤S1中，金属表面进行抛光的步骤为：用金相砂纸打磨金属试样，并对其进行表面湿喷砂，经金属洗涤剂清洗后在去离子水中超声清洗，烘干。

进一步地，步骤S1中，氨气的流量为480-520L/h，丙酮的流量为4-5L/h。

进一步地，步骤S1中，等离子碳氮共渗的时间为4-6h。