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1、10申请公布号CN104195507A43申请公布日20141210CN104195507A21申请号201410473541622申请日20140916C23C12/00200601C23F17/0020060171申请人朱忠良地址214000江苏省无锡市锡山区鹅湖镇人民路居委红和新村100号72发明人朱忠良74专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人潘登54发明名称一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法57摘要本发明涉及一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤等离子表面钼铬共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼铬共渗在真空环境下进行。
2、，等离子表面钼铬共渗装置采用液封处理。所述方法可以显著降低低碳钢的摩擦因数，提高低碳钢的耐磨损性，并实现渗碳元素的可控。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN104195507ACN104195507A1/1页21一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤等离子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。2如权利要求1所述的方法，其特征在于，等离子表面钼、铬、钨和Y。
3、共渗前对低碳钢进行活化处理。3如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述共渗工艺参数为源极电压8501000V，阴极电压650750V，保温温度800950，保温时间358H。4如权利要求13之一所述的方法，其特征在于，所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。5如权利要求14之一所述的方法，其特征在于，所述低温回火的温度为100128，优选105125，进一步优选120。6如权利要求15之一所述的方法，其特征在于，所述低温回火保温的时间为121H，优选1218H，进一步优选1215H。权利要求书CN104195507A1/4页3一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的。
4、方法技术领域0001本发明涉及一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法。背景技术0002低碳钢表面渗金属技术是一种应用很早，而又富有发展前途的表面处理技术。它采用加热扩散的方法，在低碳钢表面渗入一种或几种金属元素，形成不同于基体成分、组织的表面合金层，使表面具有基体材料本身所不具备的特殊的机械、物理和化学性能诸如高强度、高耐磨性、耐腐蚀性、高疲劳强度、抗高温氧化等特殊功能。它的特点是渗层的形成主要依靠加热扩散的作用，渗入金属原子固溶到基体中或与基体中元素形成化合物，所得渗层与基体金属之间是靠形成合金来结合的，因而界面结合非常牢固，渗层不易脱落，这是其它表面处理方法难以媲美的。0003高速钢。
5、以其优越的力学性能在工业上占有重要的地位。但是，高速钢使用高合金钢，合金元素使用量大15，因此价格高。高速钢的主要合金元素钨、钼在世界范围内的储量有限，最够够用100A。因此，从节约合金元素，降低钢材成本方面考虑，自上世纪70年代以来，各国都在研制低合金高速钢。高速钢属于莱氏体钢，在其铸态组织中含有分布不均匀的角状碳化物和鱼骨状共晶莱氏体，这些粗大的碳化物硬而脆，且很稳定，即使在1300高温也不溶于奥氏体。由于用热处理无法消除共晶碳化物，只能在其后用铸造工艺将共晶莱氏体击碎，通过变形使其分布均匀，造成工艺复杂，且改善效果有限。0004为了降低成本，使在应用高速钢的场合应用低碳钢，现有技术中对低。
6、碳钢表面进行高速钢渗层研究较多。0005徐晋勇等人徐晋勇，龙向前等，等离子表面钼铬共渗制备强化层的研究，机械工程材料，3084143公开了对低碳钢进行低碳钢表面高速钢渗层的制备方法，该方法包括等离子表面钼铬共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火。但是该方法得到的钼铬层的钼元素与铬元素的比例和源极中相差较大，钼元素和铬元素的比例不可控，且低碳钢的耐磨性提高十分有限。发明内容0006本发明的目的在于提供一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，通过该方法可以显著的提高低碳钢的耐磨性，且实现了钼元素、铬、钨和Y元素的可控。0007一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤等离。
7、子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。0008如果有参与氧气，它与源极表面发生氧化反应，生成三氧化钼，三氧化二铬等。三氧化钼在795时出现升华现象，而三氧化二铬的稳定性相对于三氧化钼要好得多，在某种程度上影响了铬离子溅射。同时，在真空加热条件下，金属氧话务将于基体中的碳作用形成一氧化碳气体，即所谓的一氧化碳反应并被泵抽走，而沉积在试样表面的合金元素被还原，说明书CN104195507A2/4页4由扩散理论可知，组元的扩散系数与其浓度成正比，表面钼浓度提高，增加了其扩散系数，使渗层钼。
8、含量增加。由此导致渗层中钼铬元素与源极中钼铬元素比例相差较大，钼铬元素含量不可控。本发明在真空环境下，并对等离子表面钼铬共渗装置进行液封处理，大大隔绝了氧气的存在，实现了钼铬元素的比例可控。0009优选地，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗前对低碳钢进行活化处理。0010示例性的活化表面为将低碳钢采用硝酸或盐酸浸泡，然后用清水和沸水先后冲洗干净，再在热风中吹干。这可大大增加表面活性，加快渗铬速度。0011优选地，等离子表面钼铬共渗前对低碳钢进行增碳处理，以避免强化层的制备过程中表面脱碳带来的影响。0012所述共渗工艺参数为源极电压8501000V，阴极电压650750V，保温温度800950，保温时。
9、间358H。0013渗碳淬火工艺为采用固体渗碳剂装箱渗碳，渗碳温度为820900，保温6出炉直接油中淬火。0014所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。所述保温时间为13H，例如11H、14H、18H、22H、25H、28H，优选1227H，进一步优选1526H。0015所述低温回火的温度为100128，例如102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124或126，优选105125，进一步优选120。0016所述低温回火保温的时间为121H，例如11H、12H、13H、14H、15H、16H、17H、18H、19H或20H。
10、，优选1218H，进一步优选1215H。0017本发明所述方法可以显著降低低碳钢的摩擦因数，提高低碳钢的耐磨损性，并实现渗碳元素的可控。具体实施方式0018为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下0019实施例10020一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤对低碳钢进行活化处理，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。0021所述共渗工艺参数为源极电压850V，阴极电压650V，保温温度800，保温时间35H。0。
11、022所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温，所述保温时间为1H。0023所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。0024所述低温回火的温度为100。0025所述低温回火保温的时间为1H。说明书CN104195507A3/4页50026实施例20027一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤对低碳钢进行活化处理，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。0028所述共渗工艺参数为源极电压1000V，阴极电压7。
12、50V，保温温度950，保温时间8H。0029所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温，所述保温时间为1H。0030所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。0031所述低温回火的温度为128。0032所述低温回火保温的时间为21H。0033实施例30034一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤对低碳钢进行活化处理，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。0035所述共渗工艺参数为源极电压900V，阴极电压7。
13、00V，保温温度900，保温时间5H。0036所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温，所述保温时间为1H。0037所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。0038所述低温回火的温度为115。0039所述低温回火保温的时间为15H。0040实施例40041一种低碳钢等离子表面钼铬共渗制备强化层的方法，所述方法包括如下步骤对低碳钢进行活化处理，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗，渗碳淬火，深冷处理，低温回火，所述等离子表面钼、铬、钨和Y共渗在真空环境下进行，等离子表面钼、铬、钨和Y共渗装置采用液封处理。0042所述共渗工艺参数为源极电压880V，阴极电压6。
14、80V，保温温度850，保温时间56H。0043所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温，所述保温时间为1H。0044所述深冷处理工艺在194的液体氮中保温中，再在空气中回升到室温。0045所述低温回火的温度为120。0046所述低温回火保温的时间为16H。0047对实施例14等离子表面钼铬共渗后形成的钼铬层进行成分分布，距表面距离为20M的结果如表1所示。0048表1说明书CN104195507A4/4页600490050对实施例14形成表面强化层后的低碳钢进行摩擦实验，具体参数为对摩擦球直径为3MM，转速为500R/MIN，对磨材料为TSG碳素15，试验载荷245N，。
15、试验时间为30MIN。0051实施例14的低碳钢的滑动摩擦因数分别为0278、0278、0280、0282，采用本发明所述方法明显的降低了低碳钢的滑动摩擦因数，滑动摩擦因数越小，耐磨损性能越优异。0052应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。0053申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。说明书CN104195507A。