[发明专利]一种超饱和渗碳钢

摘要

本发明涉及一种超饱和渗碳钢，采用一种新的合金元素钢，即铬锰钼钒硅纲，用气体渗碳法进行超饱和渗碳，以大幅度提高铬锰钼钒硅钢渗碳层硬度、强度、耐磨性，铬锰钼钒硅钢试棒在井式渗碳炉内，滴加稀释剂甲醇和渗碳剂丙酮，在925℃±5℃、碳势1.1％±0.05％的状态下，在480min±10min时间内，完成超饱和渗碳，渗碳层深度可达1.5mm，渗碳层含碳量可达2～3％，显微组织为：马氏体和残余奥氏体构成的基体上弥散分布着大量细小颗粒状合金碳化物，经830～840℃油冷淬火、170～180℃低温回火处理，铬锰钼钒硅钢表面硬度值可达HRC67～70，其硬度比现有技术提高20～25％，耐磨性提高90％，是十分理想的超饱和渗碳钢及渗碳方法。

主权项

1、一种超饱和渗碳钢，其特征在于：使用的材料为：丙酮、甲醇、机油、合金钢试棒，其组合参数、量比如下：以毫升、毫米为计量单位丙酮：CH3COCH3、10000ml±100ml甲醇：CH3OH、10000ml±100ml机油：10000ml±100ml合金钢试棒：Φ20×150mm合金钢试棒化学元素成分、重量组合为：铬锰钼钒硅钢铬：Cr 2.7～3.2％锰：Mn 1.1～1.4％钼：Mo 0.4～0.6％钒：V 0.3～0.5％硅：Si 0.7～0.9％碳：C 0.18～0.38％铁：Fe 92.98～95.62％其它元素：0.06％气体超饱和渗碳方法如下：1)、机械加工铬锰钼钒硅钢试棒将Φ20×150mm的铬锰钼钒硅钢试棒在车床上精车外圆、端面，表面粗糙度Ra0.32～0.64μm2)、试棒表面不得有水分、油污、锈斑、伤痕、裂纹等缺陷，并进行清理；3)、清理井式渗碳炉开启渗碳炉，用压缩空气清理渗碳炉内壁，清除污物、碳黑及杂质，使其洁净；4)、置放铬锰钼钒硅钢试棒在井式渗碳炉中部的网状金属料筐内，垂直置放铬锰钼钒硅钢试棒；5)、升温并向渗碳炉中滴加甲醇①关闭渗碳炉炉盖，打开排气孔；②渗碳炉升温，由室温升温至600℃～650℃时，开启循环风扇；③继续升温至750℃～780℃时滴加甲醇，滴入速度120～140滴/min；④在升温过程中，温度从750℃升至920℃之间，持续滴加甲醇，边滴加、边升温、边裂解、边排出废气，在920℃保温30min，以便充分排出废气，排气结束后点燃喷焰咀；在滴加甲醇过程中将发生化学反应，其反应式如下：式中：CO： 一氧化碳CO2：二氧化碳H2O：水CH4：甲烷6)、滴加渗碳剂丙酮、稀释剂甲醇、气体渗碳、直接淬火①渗碳炉升温至925℃±5℃时，恒温保温480min±10min，炉内碳势保持在1.1％±0.05％；②继续滴加甲醇，滴加速度100～110滴/min；③滴加渗碳剂丙酮碳势采用氧探头测定，并由碳势、温度智能控制器控制，通过自动控制电磁阀调整渗碳剂滴量，控制炉内碳势；在滴加甲醇、丙酮过程中，甲醇、丙酮将汽化并裂解，在碳势1.1％±0.05％的状态下，进行气体渗碳，并进行化学反应，反应式如下：④降温冷却，直接淬火停止加热，当温度降至830-840℃，保温30min后停止滴加丙酮、甲醇，开炉取出试棒，将试棒快速直接置于机油中进行淬火，使其在机油中冷却至室温；7)、回火处理①将淬火后的试棒，放入回火炉中，在170～180℃温度下，保温180min；②取出试棒，置于自然空气环境中冷却至室温；8)、检测、分析、表征①用金相显微镜分析观察，显微组织为：回火马氏体和残余奥氏体构成的基体上弥散分布的大量细小颗粒状合金碳化物，碳化物颗粒平均直径为D＝0.3～0.4μm；②用显微硬度计测定渗碳层深度为1.5mm；③用洛氏硬度计测量试棒表面硬度为HRC67～70；④用剥层化学分析法，检测渗碳层碳浓度分布，表层含碳量为2～3％；9)、存储在渗碳后的试棒表面涂覆机油，用软质材料包装，置于干燥环境中保存。