一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺.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CN108611589A(43)申请公布日2018.10.02(21)申请号201810424991.4(22)申请日2018.05.07(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)发明人胡静唐磊贾蔚菊(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)C23C8/02(2006.01)C21D10/00(2006.01)C21D1/25(2006.01)C21D1/78(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺(57)摘要本发明涉及一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，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；将试样进行激光冲击处理；将试样置于离子氮化炉中，抽真空，通入氢气溅射，先后进行预氧化和离子渗氮处理，随炉冷却至室温。本发明的有益效果是：第一阶段激光冲击处理，促使材料表层晶粒细化，位错密度增加，为氮原子扩散提供了理想的通道；第二阶段材料表面形成了一薄层氧化膜，离子渗氮过程中氧化膜逐渐被氢气还原，形成疏松多孔的扩散通道，达到进一步的催渗效果；通过激光冲击和预氧化复合预处理能够在短时间内大幅度提高渗氮效率和渗层厚度，具有显著的高效、节能优势。CN108611589ACN108611589A权利要求书1/1页1.一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：包括以下步骤：(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)将试样装夹到激光冲击强化试验平台上对表面进行激光冲击处理；(4)将试样置于离子氮化炉中，抽真空至10Pa以下，通入氢气溅射30min，氢气流量为500ml/min，炉内压力保持300Pa；关闭氢气，先后进行预氧化和离子渗氮处理，处理完成后冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(1)中原始态钢为合金调质钢的一种，优选42CrMo钢，试样尺寸为10mm×10mm×5mm。3.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：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所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(2)中打磨处理为将试样分别用500#～2000#的SiC砂纸进行打磨至镜面，在有机溶剂中进行超声清洗为将试样浸泡于20ml的丙酮中进行超声波清洗15min去除油污。5.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(3)中激光冲击处理为采用高功率密度、短脉冲的激光通过透明约束层作用于试样表面涂覆的吸收保护涂层上，保护涂层吸收激光能量，诱导产生高强度的等离子体运动波，作用于试样表面。6.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(3)中激光冲击处理中激光冲击处理所述激光波长为1064nm，脉冲宽度为10～30ns，激光能量为3～10J，光斑形状圆形，直径为3mm；等离子体冲击波按照一定路径作用待处理区域，光斑搭接率为50％。7.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(3)中激光冲击处理的保护涂层为厚度100μm的黑胶带；约束层为厚度2mm的均匀流水层。8.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(4)中预氧化处理具体操作为：将炉温升高到300℃，通入空气流量为3L/min，炉内压力设为自由压，预氧化时间为30min。9.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(4)中离子渗氮处理具体操作为：采用氮气和氢气混合气体，氮气、氢气的流量分别为200ml/min和600ml/min，压力保持为400Pa，温度为500℃，时间为4h。10.根据权利要求1所述的一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺，其特征是：所述的步骤(4)中冷却方式为随炉冷却，冷却后采用DMI-3000M型光学金相显微镜观察截面显微组织，并测量化合物层厚度。2CN108611589A说明书1/3页一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺技术领域[0001]本发明涉及一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺。背景技术[0002]离子渗氮作为应用较为广泛的化学热处理工艺，具有工件变形小、渗层质量稳定以及绿色环保等优点，得到表面改性领域的广泛认同。然而，现有离子渗氮技术存在的明显不足是：渗速慢、渗层浅。为获得满足性能要求的