一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼的強化機制包括位錯強化、晶體結(jié)構(gòu)強化以及固溶強化，馬氏體鋼由于其結(jié)構(gòu) 的復(fù)雜性，強化機制至今沒有一個統(tǒng)一的定論。細晶強化會使鋼的強度和韌性都得以提高， 而對馬氏體鋼強韌性起作用的"晶粒尺寸"的認識并不是非常清晰，對于板條馬氏體組織起 強化作用的主要晶界類型有人認為是板條束尺寸，有人認為是板條尺寸。
[0003] 為進一步提高工件表面的硬度和耐磨性，近年來在過飽和滲碳技術(shù)研究方面進 行了有益的探討。采用過飽和滲碳技術(shù)可使?jié)B層的碳濃度高于常規(guī)滲碳所能獲得的碳濃 度，在滲碳層中不形成網(wǎng)狀碳化物，而是形成了大量細小顆粒狀的碳化物彌散分布在滲碳 層內(nèi)，比常規(guī)滲碳具有更優(yōu)異的耐磨性，更高的接觸和彎曲疲勞強度，較高的沖擊韌度與 較低的脆性。同時過飽和滲碳還具有適用性廣、對設(shè)備無特殊要求等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理 工藝。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝，包含 以下步驟：Fe-Ni-C-Mo-Cu水霧化擴散型預(yù)合金粉末，顆粒尺寸在75~150Lm之間，加入 0. 5%碳、鉻鐵和作為潤滑劑的硬質(zhì)酸鋅通過機械方式充分混合后采用單軸壓制方法壓制， 壓強為700MPa，粉末壓坯在分解氨氣氛中加熱至1120e保溫60 min后隨爐冷；對燒結(jié)后 的試樣進行表面高頻淬火處理，高頻淬火在Y6-100-250電子管變頻裝置上進行，頻率為 250kHz,輸出功率為2312 kW，即可。
[0006] 所述的碳以石墨形式加入。
[0007] 所述的鉻以鉻鐵形式加入。
[0008] 本發(fā)明的有益效果： (1) FeCNiMoCu鋼具有較高的淬透性，表面經(jīng)高頻淬火后，可獲得的淬硬層硬度最高 為 666HV0. 2,層深為 0· 33 mm ; (2) FeCNiMoCu鋼表面高頻淬火強化后的耐磨性高于燒結(jié)組織；在磨損開始階段，干 摩擦磨損率隨磨損滑移距離的增加而增加，而后逐漸趨于平穩(wěn)；其摩擦磨損機制是粘著磨 損和氧化磨損； (3) 含鉻1. 5%的FeCNiMoCu鋼的耐磨性最佳。
【附圖說明】
[0009] 圖1為FeCNiMoCu試樣表面硬化層截面顯微硬度分布。
【具體實施方式】
[0010] 選用Fe-Ni-C-Mo-Cu水霧化擴散型預(yù)合金粉末，顆粒尺寸在75~150Lm之間。碳以 石墨形式加入，試驗材料中的含碳量均為0. 5%;鉻以鉻鐵形式加入，粒子尺寸〈70微米， 試驗材料的具體成分見表1所示。將預(yù)合金粉與一定量的鉻、碳和作為潤滑劑的硬質(zhì)酸鋅 通過機械方式充分混合后采用單軸壓制方法壓制成700 mmx25 mmxlO mm的試樣，壓強為 700MPa。粉末壓坯在分解氨氣氛中加熱至1120e保溫60 min后隨爐冷。為提高燒結(jié)鋼的 表面耐磨性能，對燒結(jié)后的試樣進行表面高頻淬火處理，高頻淬火在Y6-100-250電子管 變頻裝置上進行，頻率為250kHz，輸出功率為2312 kW。采用HMV-2000型顯微硬度計測 定淬火后試樣表層至心部的顯微硬度。
[0011] 不同成分的FeCNiMoCu合金粉末燒結(jié)后的密度、宏觀硬度及高頻淬火后的表面和 心部硬度值如表2所示。由表2可見，含0. 4%Cr的Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-O. 4Cr和含 1. 0%Cr的Fe-0. 4N i -0. 8M〇-2. OCu-1. OCr試樣的燒結(jié)密度與未加鉻試樣的燒結(jié)密度相比 變化不大，而含 〇. 6%Cr 的 Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-O. 6Cr 試樣和含 1. 5%Cr 的 Fe-0. 4Ni -0. 8M〇-2. OCu-1. 5Cr試樣燒結(jié)后的密度較高。燒結(jié)組織的宏觀硬度與燒結(jié)密度和微觀組織 有關(guān)，鉻是強化組織的元素，添加到預(yù)合金粉末中的鉻大部分固溶在A-Fe中，少部分形 成（Fe，Cr)3C，從而提高材料的強度、硬度。因而鉻的添加量越多，組織的強化、硬化效果 越好。從表2可見，含鉻115%的Fe-0. 4Ni-0. 8M〇-2. OCu-1. 5Cr試樣獲得的燒結(jié)硬度最高 為82. 8HRB，與未加鉻的FeCNiMoCu試樣相比，硬度有較大提高。
[0012] 圖1為FeCNiMoCu高頻淬火試樣從表面到心部的微觀組織硬度分布曲線。從圖 1中曲線可見，隨鉻含量的增加試樣的淬硬層深度和微觀硬度增加，并且 幾種試驗材料其淬硬層的顯微硬度值在502~666HV0. 2之間，淬硬層深度為0. 30-〇. 33 mm。由于鉻是強化基體和提高淬透性的元素，所以加鉻的試樣其心部和表面硬化層的硬度 均高于未加鉻的試樣。未加鉻的Fe-0.4N i - 0.8M〇-2.0Cu試樣表面硬化層硬度最高為 502 HV012,心部組織硬度為 193 HV0.2,而含 1.5% 鉻的 Fe-0.4N i -0.8Mo-2.0Cu-l.5Cr 試樣表面硬化層硬度值最高達666 HV012,心部硬度為305HV0. 2,說明高頻淬火表面強化 效果非常顯著。
[0013] (1) FeCNiMoCu鋼具有較高的淬透性，表面經(jīng)高頻淬火后，可獲得的淬硬層硬度 最高為666HV0. 2,層深為0. 33 mm。
[0014] (2) FeCNiMoCu鋼表面高頻淬火強化后的耐磨性高于燒結(jié)組織。在磨損開始階段， 干摩擦磨損率隨磨損滑移距離的增加而增加，而后逐漸趨于平穩(wěn)。其摩擦磨損機制是粘著 磨損和氧化磨損。
[0015] (3)含鉻1. 5%的FeCNiMoCu鋼的耐磨性最佳。
【主權(quán)項】
1. 一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝，其特征在于：包含以下步驟： Fe-Ni-C-Mo-Cu水霧化擴散型預(yù)合金粉末，顆粒尺寸在75~150Lm之間，加入0. 5%碳、鉻 鐵和作為潤滑劑的硬質(zhì)酸鋅通過機械方式充分混合后采用單軸壓制方法壓制，壓強為 700MPa，粉末壓坯在分解氨氣氛中加熱至1120e保溫60min后隨爐冷；對燒結(jié)后的試樣進 行表面高頻淬火處理，高頻淬火在Y6-100-250電子管變頻裝置上進行，頻率為250kHz， 輸出功率為2312kW，即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝，其特征 在于：所述的碳以石墨形式加入。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝，其特征 在于：所述的鉻以鉻鐵形式加入。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高FeCNiMoCu鋼硬度及摩擦性能的處理工藝，其特征在于：包含以下步驟：Fe-Ni-C-Mo-Cu水霧化擴散型預(yù)合金粉末,顆粒尺寸在75~150Lm之間，加入0.5%碳、鉻鐵和作為潤滑劑的硬質(zhì)酸鋅通過機械方式充分混合后采用單軸壓制方法壓制,壓強為700MPa，粉末壓坯在分解氨氣氛中加熱至1120e保溫60min后隨爐冷；對燒結(jié)后的試樣進行表面高頻淬火處理,高頻淬火在Y6-100-250電子管變頻裝置上進行,頻率為250kHz,輸出功率為2312kW，即可。
【IPC分類】C22C33/02, C21D1/18, C21D6/00
【公開號】CN105441776
【申請?zhí)枴緾N201410517410
【發(fā)明人】李軍帥, 黃磊
【申請人】李軍帥
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月30日