CN108796426A - 一种金属表面渗硼超硬处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属表面渗硼超硬处理工艺，包括如下步骤：(1)工件检验：将工件表面的毛刺清除干净，然后进行清洗；(2)渗硼：将工件放置在添加有渗硼剂的加热炉内，加热炉内的高温下使硼元素渗入金属表面获得硼化合物硬质层；(3)淬火：渗硼后，表面形成很硬的硼化层，作为模具，在工作时要承受较大的镦锻力和挤压力，若仅有表面硬化层而模具基体硬度不足，工作时会导致渗硼层的凹陷和剥落，因此，渗硼后一般均需对模具基体进行淬火回火处理，其温度和时间决定于模具所选的钢材和模具的尺寸大小；通过在工件表面形成TD覆层，可以提高工件耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，从而提高其使用寿命。

Description

一种金属表面渗硼超硬处理工艺
技术领域
本发明涉及一种金属表面渗硼工艺，尤其是涉及一种金属表面渗硼超硬处理工艺。
背景技术
普通钢铁材料由于表面硬度低，在使用过程中很快磨损失效，浪费大量钢材，而且需要经常拆换工装，误工费时，渗硼可以大幅度提高钢铁表面硬度，远远超过渗碳、氮化、镀铬等表面层的硬度，渗硼层还具有很高的耐腐蚀性，可以使工件使用寿命提高几倍甚至几十倍，具有很高的经济效益。渗硼设备简单、操作方便，易于掌握，成本低廉。渗硼方法有固体粉末渗硼、气体渗硼、电解盐浴和盐浴的液体渗硼。渗硼层有优异的耐磨性、较好的耐蚀性和抗高温氧化性。在含硼介质中加热将硼渗入钢铁或分别以镍、钴、钛为基的合金件中的化学热处理工艺。固体法和非电解型的熔盐法渗硼工艺应用较广。前者适用于几何形状复杂，包括带有小孔、螺纹和盲孔的零件；后者处理几何形状简单而渗硼后需作淬火以提高基体强度的零件。
但是渗硼后的钢铁材料会由于各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤或磨损出现极大的问题，其中总会出现咬合或粘结而引起的拉伤或拉毛问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种金属表面渗硼超硬处理工艺，通过在工件表面形成一层高硬度的耐磨材料是提高工件耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，提高其使用寿命，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属表面渗硼超硬处理工艺，包括如下步骤：
(1)工件检验：将工件表面的毛刺清除干净，然后进行清洗；
(2)渗硼：将工件放置在添加有渗硼剂的加热炉内，加热炉内的高温下使硼元素渗入金属表面获得硼化合物硬质层；
(3)淬火：渗硼后，表面形成很硬的硼化层，作为模具，在工作时要承受较大的镦锻力和挤压力，若仅有表面硬化层而模具基体硬度不足，工作时会导致渗硼层的凹陷和剥落，因此，渗硼后一般均需对模具基体进行淬火回火处理，其温度和时间决定于模具所选的钢材和模具的尺寸大小；
(4)清洗：渗硼给零件热处理带来麻烦，渗硼后淬火处理时基体发生马氏体转变，并伴随体积的膨胀，而零件表层由坚硬的硼化物层构成的外壳，没有相变和体积的变化，此时零件表层硼化物外壳就会受拉应力，应力过大就会在渗硼层中产生裂纹，所以淬火应尽量采取缓慢冷却，如油冷、等温冷却；
(5)回火：淬火后及时回火，熔融的硼砂盐浴粘附在工件的表面，冷却后形成硬壳，极难清洗，在沸水中需要煮2—3天，如果在硼剂中添加10％碳酸钠；清洗性能大为改善，在火碱水煮2—3h就能清洗干净；
(6)TD处理：将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛等的金属碳化层。
作为本发明的一种优选技术方案，所述火碱水为氢氧化钠溶液
作为本发明的一种优选技术方案，所述渗硼剂配方为：75％硼砂、15％碳化硅、10％碳酸。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温为800-1000度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述渗硼层硬度为1300～1800HV。
作为本发明的一种优选技术方案，所述渗硼以硼砂为基，添加5％～15％氯化盐的盐浴；以氯化盐为基添加碳化硅的盐浴。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种金属表面渗硼超硬处理工艺，通过在工件表面形成TD覆层，可以提高工件耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，从而提高其使用寿命，TD覆层处理可以广泛应用于由于各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤或磨损超差的问题，其中因咬合或粘结而引起的拉伤或拉毛问题，TD覆层处理是目前世界上最好的解决方法之一，因磨损而引起的工件尺寸超差等问题，通过TD覆层处理后，可以提高使用寿命上8倍，通过TD处理后，会大大提高工件表面的耐磨性和母材的韧性，在一般条件下和普通工件相比，它的使用寿命要提高8倍以上；同时会降低产品的不良率10％以上；也节约了反复修理的次数，更重要的体现出从各方面的节约了生产的成本，结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种金属表面渗硼超硬处理工艺，包括如下步骤：
(1)工件检验：将工件表面的毛刺清除干净，然后进行清洗；
(2)渗硼：将工件放置在添加有渗硼剂的加热炉内，加热炉内的高温下使硼元素渗入金属表面获得硼化合物硬质层；
(3)淬火：渗硼后，表面形成很硬的硼化层，作为模具，在工作时要承受较大的镦锻力和挤压力，若仅有表面硬化层而模具基体硬度不足，工作时会导致渗硼层的凹陷和剥落，因此，渗硼后一般均需对模具基体进行淬火回火处理，其温度和时间决定于模具所选的钢材和模具的尺寸大小；
(4)清洗：渗硼给零件热处理带来麻烦，渗硼后淬火处理时基体发生马氏体转变，并伴随体积的膨胀，而零件表层由坚硬的硼化物层构成的外壳，没有相变和体积的变化，此时零件表层硼化物外壳就会受拉应力，应力过大就会在渗硼层中产生裂纹，所以淬火应尽量采取缓慢冷却，如油冷、等温冷却；
(5)回火：淬火后及时回火，熔融的硼砂盐浴粘附在工件的表面，冷却后形成硬壳，极难清洗，在沸水中需要煮2—3天，如果在硼剂中添加10％碳酸钠；清洗性能大为改善，在火碱水煮2—3h就能清洗干净；
(6)TD处理：将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛等的金属碳化层。
火碱水为氢氧化钠溶液，渗硼剂配方为：75％硼砂、15％碳化硅、10％碳酸，高温为800-1000度，渗硼层硬度为1300～1800HV，渗硼以硼砂为基，添加5％～15％氯化盐的盐浴；以氯化盐为基添加碳化硅的盐浴。
该种金属表面渗硼超硬处理工艺，通过在工件表面形成TD覆层，可以提高工件耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，从而提高其使用寿命，TD覆层处理可以广泛应用于由于各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤或磨损超差的问题，其中因咬合或粘结而引起的拉伤或拉毛问题，TD覆层处理是目前世界上最好的解决方法之一，因磨损而引起的工件尺寸超差等问题，通过TD覆层处理后，可以提高使用寿命上8倍，通过TD处理后，会大大提高工件表面的耐磨性和母材的韧性，在一般条件下和普通工件相比，它的使用寿命要提高8倍以上；同时会降低产品的不良率10％以上；也节约了反复修理的次数，更重要的体现出从各方面的节约了生产的成本，结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)工件检验：将工件表面的毛刺清除干净，然后进行清洗；
(2)渗硼：将工件放置在添加有渗硼剂的加热炉内，加热炉内的高温下使硼元素渗入金属表面获得硼化合物硬质层；
(3)淬火：渗硼后，表面形成很硬的硼化层，作为模具，在工作时要承受较大的镦锻力和挤压力，若仅有表面硬化层而模具基体硬度不足，工作时会导致渗硼层的凹陷和剥落，因此，渗硼后一般均需对模具基体进行淬火回火处理，其温度和时间决定于模具所选的钢材和模具的尺寸大小；
(4)清洗：渗硼给零件热处理带来麻烦，渗硼后淬火处理时基体发生马氏体转变，并伴随体积的膨胀，而零件表层由坚硬的硼化物层构成的外壳，没有相变和体积的变化，此时零件表层硼化物外壳就会受拉应力，应力过大就会在渗硼层中产生裂纹，所以淬火应尽量采取缓慢冷却，如油冷、等温冷却；
(5)回火：淬火后及时回火，熔融的硼砂盐浴粘附在工件的表面，冷却后形成硬壳，极难清洗，在沸水中需要煮2—3天，如果在硼剂中添加10％碳酸钠；清洗性能大为改善，在火碱水煮2—3h就能清洗干净；
(6)TD处理：将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛等的金属碳化层。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，所述火碱水为氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，所述渗硼剂配方为：75％硼砂、15％碳化硅、10％碳酸。
4.根据权利要求1所述的一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，所述高温为800-1000度。
5.根据权利要求1所述的一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，所述渗硼层硬度为1300～1800HV。
6.根据权利要求1所述的一种金属表面渗硼超硬处理工艺，其特征在于，所述渗硼以硼砂为基，添加5％～15％氯化盐的盐浴；以氯化盐为基添加碳化硅的盐浴。
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