一种钛增强高效离子渗氮方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109972080A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910341702.9(22)申请日2019.04.26(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人胡静毛长军周正华魏伟(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258代理人谢新萍(51)Int.Cl.C23C12/02(2006.01)C23C8/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种钛增强高效离子渗氮方法(57)摘要本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种钛增强高效离子渗氮方法，通过添加微量钛提高离子渗氮效率并改善渗层组织性能的方法，包括以下步骤：将原始态钢加工切割成试样；将试样进行调质处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、烘干；取出准备好的试样放入真空渗氮炉中，通过阴极添加适量的海绵钛进行离子渗氮。本发明的有益效果是：不仅显著提高离子渗氮效率，而且可以有效调控渗层物相，即抑制化合物层生成并形成微量高硬度TiN强化相，达到明显提高渗层硬度和耐磨性的效果。由于化合物层脆性大，在较大的冲击载荷作用下会使工件表面的化合物层开裂或脱落，从而影响机器正常运行，由此可以满足更严苛的服役条件。CN109972080ACN109972080A权利要求书1/1页1.一种钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述方法工艺步骤如下：(1)将原始态钢加工切割成试样；(2)将试样进行调质处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、烘干；(3)将试样放入真空渗氮炉中，在阴极添加海绵钛，进行氮化；(4)取出加钛离子氮化后的试样，进行测试分析。2.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(1)中原始态钢为优质合金结构钢，试样尺寸为10mm×10mm×5mm，重量为4g。3.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(2)中调质处理为先升温至860℃保温12min，油冷至室温，再升温至600℃保温30min，空冷至室温。4.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(2)中打磨处理为：将试样分别用600#～2000#的SiC砂纸进行打磨，打磨至镜面，有机溶剂中进行超声清洗的过程为：将试样浸泡于无水乙醇中超声波清洗10min。5.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(3)中真空渗氮炉的型号为LDMC-8CL，极限真空度6.7Pa；工作电流为3A；工作电压为650-700V；氮氢比为1:3，氮氢混合气体的总流量为700ml/min；工作气压为470Pa。6.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(3)中加钛方式为：将海绵钛摆放在样品周围，海绵钛添加量为每克试样周围添加200mg～400mg。7.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(3)中氮化温度为500℃～560℃，时间为4h～8h。8.根据权利要求1所述的钛增强高效离子渗氮方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，测试分析具体包括：1)采用光学金相显微镜观察截面显微组织，并测量化合物层厚度；2)采用维氏显微硬度计进行硬度测试分析；3)采X射线衍射仪进行物相分析；4)采用扫描电子显微镜进行表面形貌和成分分析。2CN109972080A说明书1/3页一种钛增强高效离子渗氮方法技术领域[0001]本发明属于金属表面处理技术领域，特别涉及一种钛增强高效离子渗氮方法。背景技术[0002]离子渗氮是一种应用广泛的化学热处理技术，该技术主要是通过阴极溅射产生活性氮原子，在试样表面富集且不断向基体内部扩散，最终形成渗氮层。[0003]相比于其他表面改性技术，离子渗氮技术具有渗氮层综合性能良好、工件变形小以及无污染等优势。但传统离子渗氮技术处理工件的组织和综合性能依旧难以满足一些特定环境的服役条件，如重载冲击性及抗疲劳性等。同时，传统离子渗氮技术生产周期长，达不到节能高效的效果。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是：基于上述技术问题，本发明提供一种钛增强高效离子渗氮方法。[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钛增强高效离子渗氮方法，包括以下步骤：[0006](1)将原始态钢加工切割成试样。所述原始态钢为优质合金结构钢中的一种，优选42CrMo钢，试样尺寸为10mm×10mm×5mm，重量为4g。[0007](2)将试样进行调质处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、烘干。[0008]调质过程为先升温至860℃保温12min，油冷至室温，再升温至600℃保温30min，空冷至室温；打磨处理为：将