專利名稱：低碳合金鋼滲碳工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面熱處理工藝，且特別涉及一種低碳合金鋼滲碳工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝通常是在滲碳保溫之后直接淬火，然后再低溫回火保溫。雖然由現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝處理的低碳合金鋼在滲層厚度、表面及心部硬度都可以達(dá)到技術(shù)要求，但抗拉試驗(yàn)時(shí)，由現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝處理的低碳合金鋼的拉力值卻難以達(dá)到30000牛頓(N)。如果將由現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝處理的低碳合金鋼制成汽車防滑鏈時(shí)，防滑鏈載荷較大時(shí)就容易產(chǎn)生斷裂而無(wú)法使用的現(xiàn)象。
而現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝處理的低碳合金鋼強(qiáng)度不理想是由于氫脆所致。氫脆是一種由于氫滲入金屬內(nèi)部導(dǎo)致?lián)p傷，從而使金屬材料在低于材料屈服強(qiáng)度的靜應(yīng)力作用下發(fā)生延遲斷裂的現(xiàn)象。現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝的滲碳溫度較高，氫原子較易滲入金屬內(nèi)部，而又不易析出，因此導(dǎo)致由現(xiàn)有低碳合金鋼的滲碳工藝處理的低碳合金鋼的氫脆問(wèn)題，以至于無(wú)法滿足汽車各種關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度使用要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種低碳合金鋼滲碳工藝，以有效減少氫原子滲入低碳合金鋼工件內(nèi)部，降低低碳合金鋼工件的氫脆傾向，從而提高低碳合金鋼工件的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種低碳合金鋼滲碳工藝，其包括以下步驟對(duì)低碳合金鋼工件進(jìn)行滲碳步驟，滲碳溫度為870 890°C ;在滲碳步驟之后進(jìn)行預(yù)冷步驟，預(yù)冷步驟中通入保護(hù)氣氛保護(hù)低碳合金鋼工件，并將低碳合金鋼工件預(yù)冷至810 830°C ;對(duì)預(yù)冷至810 830°C 的低碳合金鋼工件進(jìn)行淬火步驟；以及在淬火步驟之后進(jìn)行回火步驟，回火溫度為340 360。。。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的低碳合金鋼滲碳工藝的滲碳溫度較一般的滲碳工藝的滲碳溫度低，一方面有利于阻止低碳合金鋼的晶粒粗大，從而提高低碳鋼合金元件的機(jī)械性能，另一方面有利于減緩氫原子向低碳合金鋼工件的內(nèi)部的擴(kuò)散，降低低碳合金鋼工件的氫脆傾向，從而提高低碳合金鋼工件的機(jī)械強(qiáng)度。此外，在預(yù)冷步驟中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)低碳合金鋼工件，可以有效阻止氫進(jìn)一步滲入低碳合金鋼工件，并降低了淬火溫度，因此可有效減少低碳合金鋼元件中殘余奧氏體量，進(jìn)而降低低碳合金鋼元件的脆性。另外，本實(shí)施例的滲碳工藝的回火溫度較一般的滲碳工藝的回火溫度高，有利于進(jìn)一步減少低碳合金鋼工件的氫脆傾向，進(jìn)而提高低碳合金鋼工件的韌性。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的低碳合金鋼滲碳工藝的流程示意圖。
110 :滲碳步驟120 :預(yù)冷步驟
130:淬火步驟140:回火步驟具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的低碳合金鋼滲碳工藝的具體實(shí)施方式
、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的低碳合金鋼滲碳工藝的流程示意圖。低碳合金鋼例如 20Mn2鋼滲碳和淬透性能好并具有優(yōu)良的耐磨性，因此被廣泛用于制成起重鏈條重型卡車的防滑鏈。以下將以材料為20Mn2的汽車防滑鏈作為低碳鋼合金元件為例對(duì)低碳合金鋼滲碳工藝進(jìn)行說(shuō)明。
在對(duì)低碳鋼合金元件例如材料為20Mn2的汽車防滑鏈進(jìn)行滲碳工藝之前，需要進(jìn)行低碳鋼合金元件的前準(zhǔn)備步驟。例如，若是制作汽車防滑鏈，就需要根據(jù)設(shè)計(jì)需求依次進(jìn)行下料、彎曲成形、編鏈、對(duì)焊、拉力檢測(cè)以及表面清潔等前準(zhǔn)備步驟，在此不予詳述。此外， 滲碳工藝完成之后還需要進(jìn)行后處理步驟。例如，若是制作汽車防滑鏈，就需要繼續(xù)進(jìn)行表面鍍鋅、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)等后處理步驟。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際制作產(chǎn)品的不同，低碳鋼合金元件的準(zhǔn)備步驟和后處理步驟也會(huì)有所不同，并不僅限于上述步驟。本實(shí)施例中，低碳鋼合金元件例如汽車防滑鏈的尺寸為直徑為7毫米(mm)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，首先，對(duì)低碳鋼合金元件例如汽車防滑鏈進(jìn)行滲碳步驟110。滲碳步驟110可將低碳鋼合金元件放置于滲碳爐中進(jìn)行，滲碳溫度為870 890°C，滲碳時(shí)間為 75 85分鐘(min)，滲碳層厚O. 25 O. 35mm。在本實(shí)施例中，滲碳工藝的滲碳溫度較一般的滲碳工藝的滲碳溫度低，一方面有利于阻止低碳合金鋼的晶粒粗大，從而提高低碳鋼合金元件的機(jī)械性能，另一方面有利于減緩氫原子向低碳合金鋼工件的內(nèi)部的擴(kuò)散，降低低碳合金鋼工件的氫脆傾向，從而提高低碳合金鋼工件的機(jī)械強(qiáng)度。
之后，對(duì)經(jīng)過(guò)滲碳步驟110的低碳合金鋼工件進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)預(yù)冷步驟120。預(yù)冷步驟120是在滲碳步驟110結(jié)束之后，將滲碳爐直接斷電停止?jié)B碳，并通入少量氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛。經(jīng)過(guò)預(yù)冷步驟120，可將低碳合金鋼工件預(yù)冷至810 830°C。在預(yù)冷步驟120中， 通入氮?dú)獗Ｗo(hù)低碳合金鋼工件，可以有效阻止氫進(jìn)一步滲入低碳合金鋼工件。
然后，對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)冷步驟120的低碳合金鋼工件直接進(jìn)行淬火步驟130。本實(shí)施例中，淬火介質(zhì)例如為水，亦即，直接將預(yù)冷至810 830°C的低碳合金鋼元件至于水中淬火。 由于經(jīng)過(guò)預(yù)冷步驟120，低碳合金鋼元件的溫度降低至810 830°C，從而降低了淬火溫度， 因此可有效減少低碳合金鋼元件中殘余奧氏體量，進(jìn)而降低低碳合金鋼元件的脆性。
接著，對(duì)經(jīng)過(guò)淬火步驟110的低碳合金鋼工件直接進(jìn)行回火步驟140。在本實(shí)施例中，回火步驟140是將經(jīng)過(guò)淬火步驟110的低碳合金鋼工件加熱至340 360°C的回火溫度，回火保溫時(shí)間110 130min。本實(shí)施例的滲碳工藝的回火步驟140的回火溫度較一般的滲碳工藝的回火溫度高，較高的回火溫度有利于進(jìn)一步減少低碳合金鋼工件的氫脆傾向，進(jìn)而提高低碳合金鋼工件例如汽車防滑鏈韌性。
經(jīng)過(guò)上述低合金鋼滲碳工藝的處理，低合金鋼工件例如汽車防滑鏈的表面硬度大于54洛氏硬度(HRC)，中心部硬度大于40HRC，特別的是，拉力試驗(yàn)測(cè)試低碳合金鋼工件的拉力值可達(dá)到30000N以上。
制得一提的是，本實(shí)施例的滲碳工藝不僅適用于制作汽車防滑鏈的20Mn2鋼，而且也適用于其它低碳合金鋼例如20CrMn、20CrNiMo或20CrMnMo。
綜上所述，本實(shí)施例的低碳合金鋼滲碳工藝能有效的減少氫原子滲入低碳合金鋼工件內(nèi)部，降低低碳合金鋼工件的氫脆傾向，從而提高低碳合金鋼工件的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。
以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，其包括 對(duì)低碳合金鋼工件進(jìn)行滲碳步驟，滲碳溫度為870 890°C ； 在該滲碳步驟之后進(jìn)行預(yù)冷步驟，該預(yù)冷步驟中通入保護(hù)氣氛保護(hù)該低碳合金鋼工件，并將該低碳合金鋼工件預(yù)冷至810 830°C ； 對(duì)預(yù)冷至810 830°C的該低碳合金鋼工件進(jìn)行淬火步驟；以及 在該淬火步驟之后進(jìn)行回火步驟，回火溫度為340 360°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，該低碳合金鋼工件的材料包括 20Mn2、20CrMn、20CrNiMo 或 20CrMnMo。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，該滲碳步驟的滲碳時(shí)間為75 85分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，經(jīng)該滲碳步驟的該低碳合金鋼工件所形成的滲碳層厚度為0. 25 0. 35mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，該預(yù)冷步驟中的該保護(hù)氣氛是氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，該淬火步驟的淬火介質(zhì)是水。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低碳合金鋼滲碳工藝，其特征是，該回火步驟的回火保溫時(shí)間為110 130分鐘。
全文摘要
一種低碳合金鋼滲碳工藝，首先對(duì)低碳合金鋼工件進(jìn)行滲碳步驟，滲碳溫度為870～890℃；在滲碳步驟之后進(jìn)行預(yù)冷步驟，預(yù)冷步驟中通入保護(hù)氣氛保護(hù)低碳合金鋼工件，并將低碳合金鋼工件預(yù)冷至810～830℃；對(duì)預(yù)冷至810～830℃的低碳合金鋼工件進(jìn)行淬火步驟；并在淬火步驟之后進(jìn)行回火步驟，回火溫度為340～360℃。此低碳合金鋼滲碳工藝可有效減少氫原子滲入低碳合金鋼工件內(nèi)部，降低低碳合金鋼工件的氫脆傾向，從而提高低碳合金鋼工件的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。
文檔編號(hào)C23C8/22GK102978562SQ20121043518
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者郭秋彥, 陳倩, 李莉, 劉強(qiáng), 楊安志, 趙福全 申請(qǐng)人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司