[发明专利]一种钢铁材料渗氮层的表面处理方法

摘要

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种钢铁材料渗氮层的表面处理方法。本发明的技术方案是对渗氮钢进行渗氮处理，然后装入离子氮化炉中，启动真空泵，通入200-600Pa的氢气或氩气，启动500-700V的电压，利用高电压将气体电离并将试样加热至500-650℃,利用离子轰击钢材表面分解化合物层，最后对经过离子轰击的钢材样品进行表面纳米化处理，在钢材样品表面获得表层为纳米尺寸的纯扩散层组织，其硬度≥1240HV，渗氮脆性为1级。本发明首先利用离子轰击的方法来分解渗氮处理后的化合物层，以消除脆性，然后对钢材的表面进行表面纳米化处理提升样品的硬度和耐磨性，最终得到高强度高韧性的表层，本发明还具有操作简单，设备成熟，成本较低和生产效率较高等优点。

主权项

一种钢铁材料渗氮层的表面处理方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）选取渗氮钢为原料，采用离子渗氮的方法对钢材进行氮化处理，氮化后的钢材表层组织为包含ε‑ Fe3‑2N和γ′‑Fe4N的化合物层和包含α‑Fe的扩散层，表层硬度为1000‑1200HV；（2）将经渗氮处理后的钢材经超声清洗后装入离子氮化炉中，启动真空泵，将离子渗氮炉抽真空至0.4‑1Pa，然后打开气体流量计充入200‑600Pa的氢气或氩气，启动500‑700V的电压，利用高电压将气体电离并将试样加热至500‑650℃, 离子轰击钢材表面分解化合物层，保温4‑12h, 然后在3‑5分钟内将气体流量降至零，撤掉电压，钢材样品自然冷却至室温；（3）将经过离子轰击的钢材样品经超声清洗后，装入表面纳米化试验机中，对钢材表面进行表面纳米化处理，将直径为3‑8mm的Cr15钢球放置在样品室的底部，钢球距钢材样品表面28‑40mm，设置振头的超声振动频率为20KHz, 通过超声振动驱动钢球对钢材样品表面进行撞击，处理时间为2‑4h，最后在钢材样品表面获得表层为纳米尺寸的纯扩散层组织，其硬度≥1240HV，渗氮脆性为1级。