CN105239037A - 一种链条销轴表面渗钒强化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种链条销轴表面渗钒强化工艺，工艺流程如下：（1）将用轴承钢材料制做的销轴经过精磨；（2）按TD盐浴配方：70%-80%无水硼砂，15%-25%V2O5以及一定量的还原剂，称取各组分并混合均匀；（3）加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；（4）经过渗钒后的销轴随炉冷却；（5）冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；（6）后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。本发明的销轴表面渗钒强化工艺相比目前工业上普遍使用的单元渗铬工艺，渗透速度快，渗钒层的耐磨性、抗擦伤性能比渗铬层强，渗层更加均匀；渗钒销轴的渗层相比渗铬的渗层要更加质密，渗层与基体之间结合强度更好，表面强度大大提高，提高了耐磨性能和剪切强度。

Description

一种链条销轴表面渗钒强化工艺
技术领域
本发明属于汽车零部件制造领域，具体地涉及一种可以在较大载荷、耐磨损、抗腐蚀、抗氧化、疲劳性能好且使用寿命长的链条销轴表面渗钒强化工艺。
背景技术
由于链条行业飞速的发展和零部件对耐磨抗蚀抗高温氧化等性能的要求的不断提高，促进了零件表面强化工艺的发展。其中，零件表面渗金属发展与应用尤为迅速。目前较为成熟的表面强化工艺是表面渗铬强化，渗铬零件表面的性能虽然有所提升，但是渗层的性能依然较差，且存在不少的弱点。渗铬层的抗高温氧化性能虽好，但硬度较低，耐磨性较差，且容易出现深层剥落，在低、中碳钢的渗铬层下均易形成贫碳区，故只适用于轻载下工作的工件。
发明内容
本发明的目的是为避免销轴渗铬工艺中硬度低，耐磨性较差，易剥落的不足，设计出一种可以使渗金属零件能承受更大载荷、热疲劳性能好，又有较高硬度、高耐磨性的链条销轴表面渗钒强化工艺。
本发明的技术方案如下：为了实现上述设计目的，本方案在现有的销轴渗铬工艺基础上，通过改变渗剂，并对工艺流程做了一些调整，使经过渗金属之后的销轴达到设计目的所提的要求，具体技术方案为：
一种链条销轴表面渗钒强化工艺，工艺流程如下：
（1）将用轴承钢材料制做的销轴经过精磨；
（2）按TD盐浴配方：70%-80%无水硼砂，15%-25%V2O5以及一定量的还原剂，称取各组分并混合均匀；
（3）加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；
（4）经过渗钒后的销轴随炉冷却；
（5）冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；
（6）后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。
其中，当在熔融硼砂中加入钒的氧化物(V2O5)后，部分硼砂高温热分解而产生三氧化二硼，此时盐浴中有两种氧化物并存(B203和V2O5)。
已知各元素氧化物稳定性下降顺序如下：
CaMgZrAlTiSiBCrNbVW
排列在前面的每个元素可成为其后面各元素的还原剂。由此可知，前述两种氧化物中B203最为稳定，V2O5稳定性最差。当向盐浴中加入还原剂后，首先被还原的是钒。依还原剂的用量不同可以分别得到活性的钒、钒硼原子，以实现钢的渗钒、钒硼共渗。在进行单元渗钒时，若用铝作为还原剂，则盐浴内主要发生下列化学反应：
2/5V2O5+4/3AI=4/5V+2/3AI2O3
由上述化学反应得到活性的钒原子。当工件浸入盐浴后，活性的钒原子同时吸附于钢的表面并向内层扩散，随后钒就和钢基体中的碳形成碳化物。由于碳化物中的碳来自于基体，为保证基体渗金属后仍有足够的含碳量，不至于形成局部贫碳区，需要用于渗金属的销轴原材料具有较高的含碳量，一般含碳量应>0.6%。
进一步地，所述的销轴的表面粗糙度≤Ra0.08μm。
进一步地，所述的销轴表面渗层厚度为10～22μm，且渗层厚度均匀。
作为优选，所述的销轴材料为GCr15轴承钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的销轴表面渗钒强化工艺相比目前工业上普遍使用的单元渗铬工艺，渗透速度快，渗钒层的耐磨性、抗擦伤性能比渗铬层强，渗层更加均匀；渗钒销轴的渗层相比渗铬的渗层要更加质密，渗层与基体之间结合强度更好，表面强度大大提高，提高了耐磨性能和剪切强度。
本发明TD盐浴渗钒之后随炉冷却再沸水煮去表面残余，相当于冷却后有个二次热处理，这样的热处理能将销轴心部组织转化为回火屈氏体组织，细化心部晶粒组织，提高销轴的韧性和抗剪切强度，提高整链使用寿命。
说明书附图
图1是销轴经过普通工艺渗铬处理后的金相图；
图2是GCr15轴承钢销轴经过表面铬渗钒强化工艺处理后的金相图；
图3是80号轴承钢销轴经过表面渗钒强化工艺处理后的金相图；
图4是40Cr轴承钢销轴经过表面渗钒强化工艺处理后的金相图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解为下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
将用GCr15轴承钢材料制做的销轴经过精磨；按TD盐浴配方：70%-80%无水硼砂，15%-25%V2O5以及一定量的还原剂Al，称取各组分并混合均匀；加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；经过渗钒后的销轴随炉冷却；冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。
通过金相照片验证渗层，渗层16-22微米，渗层均匀，金相图见图2；渗层耐磨性能及抗擦伤性能测试结果为磨损试验200小时磨损量0.16mm；销轴表面粗糙度Ra0.026μm，渗层硬度为2357-2414HV0.2。
实施例2
将用80号钢材料制做的销轴经过精磨；按TD盐浴配方：85%～90%无水硼砂，5%～10%V2O5，一定量还原剂催化剂Mg，称取各组分并混合均匀；加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；经过渗钒后的销轴随炉冷却；冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。
通过金相照片验证渗层，渗层12-16微米，渗层均匀度一般，金相图见图3；渗层耐磨性能及抗擦伤性能测试结果为磨损试验200小时磨损量0.21mm；销轴表面粗糙度Ra0.046μm，渗层硬度为2212-2234HV0.2。
实施例3
将用40Cr钢材料制做的销轴经过精磨；按TD盐浴配方：80%～90%无水硼砂，10%～15%V2O5，一定量还原剂Zr，称取各组分并混合均匀；加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；经过渗钒后的销轴随炉冷却；冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。
通过金相照片验证渗层，渗层10-15微米，渗层不均匀，金相图见图4；渗层耐磨性能及抗擦伤性能测试结果为磨损试验200小时磨损量0.29mm；销轴表面粗糙度Ra0.078μm，渗层硬度为2235-2276HV0.2。
有上述实施例对比可见，本发明的销轴表面渗钒强化工艺渗透速度快，渗钒层的耐磨性、抗擦伤性能最强，渗层更加均匀；渗钒销轴的渗层更加质密，渗层与基体之间结合强度更好，表面强度大大提高，提高了耐磨性能和剪切强度。
上述技术方案仅体现了本发明的优选实施方式，不能理解为对本发明准许范围的限制，凡根据本发明做出的变形和改进，均属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于工艺如下：
（1）将用轴承钢材料制做的销轴经过精磨；
（2）按TD盐浴配方：70%-80%无水硼砂，15%-25%V2O5以及一定量的还原剂，称取各组分并混合均匀；
（3）加入精磨的销轴充分搅拌后装入密封罐内，并在1000℃环境中保温8-10h，进行TD盐浴渗钒；
（4）经过渗钒后的销轴随炉冷却；
（5）冷却后的销轴用沸水煮去表层残余的废盐；
（6）后续对销轴进行淬火与回火，淬火温度860-870度，保温65分；回火温度290-300度，保温时间180分。
2.其中，当在熔融硼砂中加入钒的氧化物(V2O5)后，部分硼砂高温热分解而产生三氧化二硼，此时盐浴中有两种氧化物并存(B203和V2O5)。
3.根据权利要求1所述的一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于：已知各元素氧化物稳定性下降顺序如下:CaMgZrAlTiSiBCrNbVW，所述的还原剂为排列在各元素前面的每个元素，前述两种氧化物中B203最为稳定，V2O5稳定性最差，当向盐浴中加入还原剂后，首先被还原的是钒。
4.根据权利要求1所述的一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于：所述的销轴轴承钢材料的含碳量大于0.6%。
5.根据权利要求1所述的一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于：所述的销轴的表面粗糙度≤Ra0.8μm。
6.根据权利要求1所述的一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于：所述的销轴表面渗层厚度为10～22μm，且渗层厚度均匀。
7.根据权利要求1所述的一种链条销轴表面渗钒强化工艺，其特征在于：所述的销轴材料为GCr15轴承钢。
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