CN109423597A - 一种钎杆渗碳工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钎杆的渗碳工艺，主要步骤包括：（1）在钎杆内表面涂覆渗碳涂料；（2）使用气体渗碳工艺对钎杆进行整体渗碳。其中，渗碳涂料由固体碳源、溶剂、分散剂、消泡剂、流平剂和低熔点玻璃粉组成。该渗碳工艺使得钎杆内壁得到充分渗碳，与外表面的渗碳层相匹配，提高其疲劳强度。并在渗碳完毕后，在钎杆内孔表面形成一层保护膜，减缓气和水对钎杆内表面的腐蚀，提高钎杆寿命。

Description

一种钎杆渗碳工艺

技术领域

本发明涉及一种渗碳工艺，属于钎杆表面处理领域。

背景技术

由于钎杆使用过程中工作条件比较恶劣，对钎杆的强度、韧性、耐磨性和疲劳强度等都有较高要求。同时，由于钎杆内部往往需要通水或通气冷却，对钎杆内表面造成机械腐蚀耦合疲劳，影响钎杆的使用寿命。为了提高钎杆的寿命，需要对钎杆进行渗碳处理，使其表面获得高硬度和耐磨性，同时还获得高的表面压缩应力，进而提高表面疲劳强度、疲劳断裂的门槛值，并减小疲劳裂纹的扩展速率。对于钎杆的渗碳处理，目前主要采用整体气体渗碳工艺，对钎杆的内外表面同时渗碳。然而，由于钎杆内孔的径深比较大，远离端口的内部气体不流通，容易造成较低的碳势，使得渗碳不充分，渗碳层较浅。并且，由于这样形成的钎杆内外表面渗碳层深不匹配，实际工况下钎杆内表面在与外表面的竞争性失效中更容易产生裂纹并扩展最终导致钎杆的断裂。

发明内容

本发明提出一种新的钎杆渗碳工艺，主要包括如下步骤：

（1）在钎杆内表面涂覆渗碳涂料；

（2）使用气体渗碳工艺对钎杆进行整体渗碳。

第一步中所使用的渗碳涂料由固体碳源、溶剂和助剂组成，涂料中固体颗粒尺寸小于5微米，溶剂为有机溶剂，涂料在常温下具有良好的流动性。涂料通过流涂或者浸涂的方式涂覆在钎杆内表面，涂覆完成后，对涂料进行干燥处理使其固化。

进一步的，渗碳涂料中的助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂以及低熔点玻璃粉。

其中，固体碳源包括但不限于超细石墨、炭黑，含量为10~30%wt，

分散剂为非离子型表面活性剂，包括但不限于烷基酚类聚醚，异构十三碳醇醚，脂肪酸甲酯乙氧基化物，含量为0.1~1.0%wt；

消泡剂包括但不限于二甲基硅氧烷，含量为0.2~0.5%wt；

流平剂包括但不限于邻苯二甲酸二丁酯，含量为0.5~1.0%wt；

低熔点玻璃粉包括但不限于铅玻璃粉，硼玻璃粉，含量为20~30%wt；

溶剂包括但不限于煤油，柴油，汽油，含量为40~60%wt。

本发明提出的工艺主要优势在于：

（1）通过在钎杆的内表面涂覆渗碳涂料，提高气体渗碳时钎杆孔内碳势，弥补因孔内气体不流通而造成的低碳势问题，使得钎杆内壁得到充分渗碳，提高其疲劳强度，与外表面的渗碳层相匹配；

（2）渗碳完毕后，渗碳涂料在钎杆内孔表面形成一层保护膜，在钎杆工作时，将钎杆内表面和流经孔内的气和水隔绝开来，减缓气和水对钎杆内表面的腐蚀，提高钎杆寿命。

具体实施方式

按照本发明提出的渗碳工艺制作钎杆的具体工艺步骤为：

（1）采用流涂法在钎杆内壁涂覆渗碳涂料。涂料的成分为：20%wt 石墨，10%wt 炭黑，20%wt 硼玻璃粉，0.4%wt 二甲基硅油，0.6%wt OP-10，1.0%wt 邻苯二甲酸二丁酯，其他为柴油。其中，石墨、炭黑和硼玻璃粉的颗粒平均直径为2微米；

（2）流涂完毕后，将钎杆加热烤干，在钎杆内孔表面得到一层厚度为50微米的涂层；

（3）采用深井式渗碳炉对钎杆进行渗碳处理，使用常规钎杆气体渗碳工艺；

（4）钎杆出炉后，让其空冷，然后矫直。最后对两端螺纹部进行淬火和低温回火处理。

钎杆成品外表面渗碳层平均厚度为1.2mm，内表面渗碳层平均厚度为1.1mm，且内表面不同位置渗碳层厚度较为均匀。

Claims (6)

1.一种钎杆的渗碳工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：

（1）在钎杆内表面涂覆渗碳涂料；

（2）使用气体渗碳工艺对钎杆进行整体渗碳。

2.根据权利要求1中所述的钎杆渗碳工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的渗碳涂料由固体碳源、溶剂和助剂组成，涂料中固体颗粒尺寸小于5微米，溶剂为有机溶剂，渗碳涂料在常温下具有良好的流动性。

3.根据权利要求1中所述的钎杆渗碳工艺，其特征在于，步骤（1）所述的渗碳涂料涂覆方法为流涂或者浸涂。

4.根据权利要求2中所述的渗碳涂料，其特征在于，所述的助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂。

5.根据权利要求2中所述的渗碳涂料，其特征在于，所述的助剂还包括低熔点玻璃粉。

6.根据权利要求2中所述的渗碳涂料，其特征在于，所述的各组分含量为：固体碳源 10~30%wt，分散剂 0.1~1.0%wt，消泡剂 0.2~0.5%wt，流平剂 0.5~1.0%wt，低熔点玻璃粉 20~30%wt，溶剂 40~60%wt。