進(jìn)行氬氣轟擊退氮，使退氮溫度為490-5KTC，氬氣轟擊時(shí)間為6小時(shí)。退氮處理后，對(duì) SDC99鋼進(jìn)行微觀組織觀察及性能測(cè)試，參見(jiàn)圖1、圖3和圖4。
[0014] 在本實(shí)施例步驟b中，在SDC99鋼等離子氮碳共滲工藝基礎(chǔ)上用氬氣轟擊滲后試 樣進(jìn)行相調(diào)控，對(duì)滲后的試樣進(jìn)行氬氣轟擊后白亮層主要由單一相組成，相調(diào)控后化合物 層中以Fe 4N為主。
[0015] 對(duì)比例一： 在本對(duì)比例中，取SDC99鋼材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)備用，SDC99鋼材料成分以質(zhì)量百分含 量計(jì)為：C :0? 9-1. 0%，Si : 0? 4-0. 6%，Mn :0? 2-0. 4%，Cr :8. 5-9. 0%，Mo :1. 40-1. 60%，V : 0. 20-0. 40%，其余為Fe。本對(duì)比例的SDC99鋼材料與實(shí)施例中的SDC99鋼基體材料成分相 同。
[0016] 對(duì)比例二： 在本對(duì)比例中，對(duì)對(duì)比例一中的SDC99鋼材料表面進(jìn)行氮碳共滲，制備無(wú)化合物層的 SDC99鋼氮碳共滲試樣，本對(duì)比例SDC99鋼氮碳共滲試樣僅有擴(kuò)散層。
[0017] 對(duì)比例三： 在本對(duì)比例中，對(duì)對(duì)比例一中的SDC99鋼材料表面進(jìn)行氮碳共滲，制備化合物層中以 Fe3N為主的SDC99鋼氮碳共滲試樣，且其化合物層由兩相組成。
[0018] 實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析： 1.在實(shí)施例中，Ar離子轟擊退氮前后氮碳共滲試樣白亮層厚度分別為9-lOym和 4-5 ym ;Fe4N相含量分別為25wt%和71wt%。經(jīng)Ar離子轟擊退氮4小時(shí)后的試樣滲層深 度略有增加，當(dāng)Ar離子轟擊退氮6小時(shí)后，白亮層主要由Fe4N相組成。退氮前滲層厚度為 240-260 y m，退氮處理后滲層厚度達(dá)260-280 y m，表面硬度約1080HVQ.3。兩種處理狀態(tài)下 試樣的硬度梯度均較平緩，退氮處理后的試樣硬度梯度更佳，參見(jiàn)圖1，圖1為氮碳共滲原 始試樣和Ar轟擊退氮相調(diào)控試樣的顯微硬度梯度，即顯示SDC99鋼新發(fā)明的離子氮碳共滲 后化合物層相調(diào)控后的樣品與未進(jìn)行相調(diào)控的試樣截面硬度梯度。
[0019] 2.在圖2和圖3中，SDC99鋼經(jīng)相調(diào)控后的樣品與未進(jìn)行相調(diào)控的試樣滲層脆性 比較，圖2 (a)是在對(duì)比例一中氮碳共滲原始試樣洛氏壓痕SEM照片，圖2 (b)是對(duì)圖2 (a) 中的M區(qū)域放大200倍的SEM照片，圖3 (a)是在實(shí)施例中進(jìn)行相調(diào)控后試樣洛氏壓痕SEM 照片，圖3 (b)是對(duì)圖3 (a)中的N區(qū)域放大200倍的SEM照片。經(jīng)洛氏壓痕試驗(yàn)表明，在 圖2和圖3中兩種不同處理狀態(tài)下的試樣脆性均較小。在對(duì)比例一中氮碳共滲原始試樣洛 氏壓痕的周圍有少量的化合物層發(fā)生了剝落，而經(jīng)在實(shí)施例中Ar離子轟擊退氮處理后的 試樣化合物層僅出現(xiàn)了少數(shù)幾條微裂紋，因此在實(shí)施例中Ar離子轟擊退氮處理后的化合 物層脆性相對(duì)更小?？傻贸鲈趛' +￡雙相的化合物層中，y' _Fe4N相所占比例越大其 化合物層脆性越小。
[0020] 3.對(duì)比對(duì)比例一、對(duì)比例二、對(duì)比例三和實(shí)施例，對(duì)比例一制備的SDC99鋼基體、 對(duì)比例二制備的僅有擴(kuò)散層的氮碳共滲試樣、對(duì)比例三制備的化合物層由？6#和？6^兩相 組成的氮碳共滲試樣、實(shí)施例制備的化合物層以Fe 4N為主的氮碳氮碳共滲試樣的磨損體積 依次為 2. 19X107ym3、l. 27X 107 ym3、0. 60X 107 ym3、0. 39父107111113，耐磨性依次增加，參 見(jiàn)圖4, a為對(duì)比例一制備的SDC99鋼基體、b為對(duì)比例二制備的無(wú)化合物層的SDC99鋼氮 碳共滲試樣、c為對(duì)比例三制備的化合物層中以Fe 3N為主的SDC99鋼試樣；d為實(shí)施例制備 的相調(diào)控后化合物層中以Fe4N為主的SDC99鋼試樣。
[0021] 綜上所述，SDC99鋼在退氮處理前，化合物層相組成為Fe3N和Fe4N，在本實(shí)施例 SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控工藝條件下，進(jìn)一步降低了滲層的脆性，增強(qiáng)材 料表面耐磨性，離子氮碳共滲后進(jìn)行化合物層相調(diào)控，退氮處理后化合物層相組成以Fe 4N 為主，在本實(shí)施例相調(diào)控工藝條件下，白亮層的厚度比未退氮前減少4-5 ym，總滲層增加 40 y m，退氮處理后截面硬度梯度更加平緩，化合物層脆性顯著減小，耐磨性能顯著提高，有 效延長(zhǎng)SDC99鋼的使用壽命。
[0022] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下 做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只 要不背離本發(fā)明SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，其特征在于，包括如下步驟： a. 采用等離子體滲氮爐，將表面待處理的SDC99鋼工件置入等離子體滲氮爐中，所述 SDC99鋼工件的材料成分以質(zhì)量百分含量計(jì)為：C :0. 9-1. 0%，Si : 0. 4-0. 6%，Mn :0. 2-0. 4%， Cr :8. 5-9. 0%，Mo :1. 40-1. 60%，V :0. 20-0. 40%，其余為 Fe，在等離子體滲氮爐內(nèi)，以 NH3作為 氮源，以〇)2作為碳源，向等離子體滲氮爐輸入見(jiàn)13的流量為550-620mL/min，使等離子體滲 氮爐內(nèi)的NHjP CO2的兩種氣源摩爾比為16:1，控制等離子體滲氮爐內(nèi)的氮碳共滲的反應(yīng)溫 度為520-540°C，并保持等離子體滲氮爐的爐內(nèi)壓力為450-700Pa，進(jìn)行氮碳共滲反應(yīng)8-16 小時(shí)，在SDC99鋼工件的基體材料表面制備化合物表層，完成對(duì)SDC99鋼工件的氮碳共滲工 乙； b. 對(duì)在所述步驟a中完成氮碳共滲工藝表面處理后的SDC99鋼工件的化合物表層進(jìn) 行氬氣轟擊退氮，使退氮溫度為490-5KTC，氬氣轟擊時(shí)間為4-7小時(shí)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，其特征在于： 在所述步驟a中，對(duì)SDC99鋼工件的氮碳共滲工藝時(shí)，保持等離子體滲氮爐的爐內(nèi)壓力為 450-500Pa〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，其特征在 于：在所述步驟a中，在等離子體滲氮爐內(nèi)進(jìn)行氮碳共滲反應(yīng)8-16h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，其特征在 于：在所述步驟a中，控制向等離子體滲氮爐提供的電壓為650-850V。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，其特征在于： 在所述步驟a中，控制向等離子體滲氮爐提供的電壓為800-850V。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SDC99鋼的離子氮碳共滲化合物層相調(diào)控方法，共滲的溫度為520-540℃，NH3的流量為550-620mL/min，NH3：CO2=16:1，爐壓為450-500Pa；再對(duì)完成氮碳共滲SDC99鋼的化合物表層進(jìn)行氬氣轟擊退氮，退氮溫度為490-510℃，氬氣轟擊時(shí)間為4-7小時(shí)。本發(fā)明進(jìn)一步降低了滲層脆性，增強(qiáng)材料表面耐磨性，離子氮碳共滲后進(jìn)行化合物層相調(diào)控，退氮處理后化合物層相組成以Fe4N為主，在相調(diào)控工藝條件下，白亮層厚度比未退氮前減少4-5μm，總滲層增加40μm，退氮處理后截面硬度梯度更加平緩，化合物層脆性顯著減小，耐磨性能顯著提高，有效延長(zhǎng)SDC99鋼的使用壽命。
【IPC分類】C23C8/80, C23C8/38, C23C8/32
【公開號(hào)】CN105039900
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510303999
【發(fā)明人】吳曉春, 何華, 馮熙, 楊浩鵬
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日