一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車零部件制造領(lǐng)域，具體地涉及一種可以在較大載荷、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化、疲勞性能好且使用壽命長(zhǎng)的鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鏈條行業(yè)飛速的發(fā)展和零部件對(duì)耐磨抗蝕抗高溫氧化等性能的要求的不斷提高，促進(jìn)了零件表面強(qiáng)化工藝的發(fā)展。其中，零件表面滲金屬發(fā)展與應(yīng)用尤為迅速。目前較為成熟的表面強(qiáng)化工藝是表面滲鉻強(qiáng)化，滲鉻零件表面的性能雖然有所提升，但是滲層的性能依然較差，且存在不少的弱點(diǎn)。滲鉻層的抗高溫氧化性能雖好，但硬度較低，耐磨性較差，且容易出現(xiàn)深層剝落，在低、中碳鋼的滲鉻層下均易形成貧碳區(qū)，故只適用于輕載下工作的工件。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是為避免銷軸滲鉻工藝中硬度低，耐磨性較差，易剝落的不足，設(shè)計(jì)出一種可以使?jié)B金屬零件能承受更大載荷、熱疲勞性能好，又有較高硬度、高耐磨性的鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝。
[0003]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的，本方案在現(xiàn)有的銷軸滲鉻工藝基礎(chǔ)上，通過改變滲劑，并對(duì)工藝流程做了一些調(diào)整，使經(jīng)過滲金屬之后的銷軸達(dá)到設(shè)計(jì)目的所提的要求，具體技術(shù)方案為:
一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，工藝流程如下:
(1)將用軸承鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨；
(2)按TD鹽浴配方:70%-80%無水硼砂，15%-25%V205以及一定量的還原劑，稱取各組分并混合均勻；
(3)加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000°C環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩；
(4)經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻；
(5)冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；
(6)后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。
[0004]其中，當(dāng)在熔融硼砂中加入釩的氧化物(V205)后，部分硼砂高溫?zé)岱纸舛a(chǎn)生三氧化二硼，此時(shí)鹽浴中有兩種氧化物并存(B203和V 205)。
[0005]已知各元素氧化物穩(wěn)定性下降順序如下:
Ca Mg Zr A1 Ti Si B Cr Nb V ff排列在前面的每個(gè)元素可成為其后面各元素的還原劑。由此可知，前述兩種氧化物中B203最為穩(wěn)定，V 205穩(wěn)定性最差。當(dāng)向鹽浴中加入還原劑后，首先被還原的是釩。依還原劑的用量不同可以分別得到活性的釩、釩硼原子，以實(shí)現(xiàn)鋼的滲釩、釩硼共滲。在進(jìn)行單元滲釩時(shí)，若用鋁作為還原劑，則鹽浴內(nèi)主要發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng):
2/5V205+4/3AI=4/5V+2/3AI203
由上述化學(xué)反應(yīng)得到活性的釩原子。當(dāng)工件浸入鹽浴后，活性的釩原子同時(shí)吸附于鋼的表面并向內(nèi)層擴(kuò)散，隨后銀就和鋼基體中的碳形成碳化物。由于碳化物中的碳來自于基體，為保證基體滲金屬后仍有足夠的含碳量，不至于形成局部貧碳區(qū)，需要用于滲金屬的銷軸原材料具有較高的含碳量，一般含碳量應(yīng)>0.6%。
[0006]進(jìn)一步地，所述的銷軸的表面粗糙度< Ra0.08 μ m。
[0007]進(jìn)一步地，所述的銷軸表面滲層厚度為10?22 μ m，且滲層厚度均勻。
[0008]作為優(yōu)選，所述的銷軸材料為GCrl5軸承鋼。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝相比目前工業(yè)上普遍使用的單元滲鉻工藝，滲透速度快，滲釩層的耐磨性、抗擦傷性能比滲鉻層強(qiáng)，滲層更加均勻；滲釩銷軸的滲層相比滲鉻的滲層要更加質(zhì)密，滲層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度更好，表面強(qiáng)度大大提高，提高了耐磨性能和剪切強(qiáng)度。
[0010]本發(fā)明TD鹽浴滲釩之后隨爐冷卻再沸水煮去表面殘余，相當(dāng)于冷卻后有個(gè)二次熱處理，這樣的熱處理能將銷軸心部組織轉(zhuǎn)化為回火屈氏體組織，細(xì)化心部晶粒組織，提高銷軸的韌性和抗剪切強(qiáng)度，提高整鏈?zhǔn)褂脡勖?br>[0011]說明書附圖
圖1是銷軸經(jīng)過普通工藝滲鉻處理后的金相圖；
圖2是GCrl5軸承鋼銷軸經(jīng)過表面鉻滲釩強(qiáng)化工藝處理后的金相圖；
圖3是80號(hào)軸承鋼銷軸經(jīng)過表面滲釩強(qiáng)化工藝處理后的金相圖；
圖4是40Cr軸承鋼銷軸經(jīng)過表面滲釩強(qiáng)化工藝處理后的金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解為下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0013]實(shí)施例1
將用GCr 15軸承鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨；按TD鹽浴配方:70%-80%無水硼砂，15%-25%V205以及一定量的還原劑A1，稱取各組分并混合均勻；加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000°c環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩；經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻；冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。
[0014]通過金相照片驗(yàn)證滲層，滲層16-22微米，滲層均勻，金相圖見圖2 ;滲層耐磨性能及抗擦傷性能測(cè)試結(jié)果為磨損試驗(yàn)200小時(shí)磨損量0.16mm ;銷軸表面粗糙度Ra0.026 μπι，滲層硬度為2357-2414HV0.2。
[0015]實(shí)施例2
將用80號(hào)鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨；按TD鹽浴配方:85%?90%無水硼砂，5%?10%V205，一定量還原劑催化劑Mg，稱取各組分并混合均勻；加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000 °C環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩；經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻；冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。
[0016]通過金相照片驗(yàn)證滲層，滲層12-16微米，滲層均勻度一般，金相圖見圖3 ;滲層耐磨性能及抗擦傷性能測(cè)試結(jié)果為磨損試驗(yàn)200小時(shí)磨損量0.21mm ;銷軸表面粗糙度Ra0.046 μ m，滲層硬度為 2212-2234HV0.2。
[0017]實(shí)施例3
將用40Cr鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨；按TD鹽浴配方:80%?90%無水硼砂，10%?15%V205，一定量還原劑Zr，稱取各組分并混合均勻；加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000°C環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩；經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻；冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。
[0018]通過金相照片驗(yàn)證滲層，滲層10-15微米，滲層不均勻，金相圖見圖4 ;滲層耐磨性能及抗擦傷性能測(cè)試結(jié)果為磨損試驗(yàn)200小時(shí)磨損量0.29mm ;銷軸表面粗糙度Ra0.078 μ m，滲層硬度為 2235-2276HV0.2。
[0019]有上述實(shí)施例對(duì)比可見，本發(fā)明的銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝滲透速度快，滲釩層的耐磨性、抗擦傷性能最強(qiáng)，滲層更加均勻；滲釩銷軸的滲層更加質(zhì)密，滲層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度更好，表面強(qiáng)度大大提高，提高了耐磨性能和剪切強(qiáng)度。
[0020]上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能理解為對(duì)本發(fā)明準(zhǔn)許范圍的限制，凡根據(jù)本發(fā)明做出的變形和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于工藝如下: (1)將用軸承鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨； (2)按TD鹽浴配方:70%-80%無水硼砂，15%-25%V205以及一定量的還原劑，稱取各組分并混合均勻； (3)加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000°C環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩； (4)經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻； (5)冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽； (6)后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。2.其中，當(dāng)在熔融硼砂中加入釩的氧化物(V205)后，部分硼砂高溫?zé)岱纸舛a(chǎn)生三氧化二硼，此時(shí)鹽浴中有兩種氧化物并存(B203和V 205)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于:已知各元素氧化物穩(wěn)定性下降順序如下:Ca Mg Zr A1 Ti Si B Cr Nb V W，所述的還原劑為排列在各元素前面的每個(gè)元素，前述兩種氧化物中B203最為穩(wěn)定，V 205穩(wěn)定性最差，當(dāng)向鹽浴中加入還原劑后，首先被還原的是釩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于:所述的銷軸軸承鋼材料的含碳量大于0.6%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于:所述的銷軸的表面粗糙度彡Ra0.8μπι。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于:所述的銷軸表面滲層厚度為10?22 μ m，且滲層厚度均勻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，其特征在于:所述的銷軸材料為GCrl5軸承鋼。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鏈條銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝，工藝流程如下：（1）將用軸承鋼材料制做的銷軸經(jīng)過精磨；（2）按TD鹽浴配方：70%-80%無水硼砂，15%-25%V2O5以及一定量的還原劑，稱取各組分并混合均勻；（3）加入精磨的銷軸充分?jǐn)嚢韬笱b入密封罐內(nèi)，并在1000℃環(huán)境中保溫8-10h，進(jìn)行TD鹽浴滲釩；（4）經(jīng)過滲釩后的銷軸隨爐冷卻；（5）冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；（6）后續(xù)對(duì)銷軸進(jìn)行淬火與回火，淬火溫度860-870度，保溫65分；回火溫度290-300度，保溫時(shí)間180分。本發(fā)明的銷軸表面滲釩強(qiáng)化工藝相比目前工業(yè)上普遍使用的單元滲鉻工藝，滲透速度快，滲釩層的耐磨性、抗擦傷性能比滲鉻層強(qiáng)，滲層更加均勻；滲釩銷軸的滲層相比滲鉻的滲層要更加質(zhì)密，滲層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度更好，表面強(qiáng)度大大提高，提高了耐磨性能和剪切強(qiáng)度。
【IPC分類】C21D9/28, C23C10/24, C21D1/18
【公開號(hào)】CN105239037
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510730557
【發(fā)明人】姚勝強(qiáng), 胡巖, 費(fèi)侃
【申請(qǐng)人】杭州持正科技股份有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日