CN109536879B - 一种压力试验机凹球座的耐磨工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，包括下列步骤：(1)盐浴渗硼：将完成机械加工的凹球座放置在温度为700‑750℃的盐浴中并保温3‑4小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座的表面形成渗硼层，然后将凹球座自然冷却到室温；(2)淬火：在步骤(1)中完成盐浴渗硼后，将凹球座在温度为860‑880℃的条件下加热进行淬火，淬火的保温时间根据厚度按照每毫米0.5‑0.8min进行计算；(3)表面纳米化：在步骤(2)中完成淬火后，对凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击，实现对凹球座的工作表面的纳米化处理。通过上述处理有效稳定了凹球座的尺寸，显著提高了压力试验机的测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及压力试验机制造技术领域，特别涉及一种压力试验机凹球座的耐磨工艺。
背景技术
压力试验机是一种比较常用的试验设备，适用于橡胶、塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜、电线电缆、防水卷材、金属丝、纸箱、水泥、砖、石块等材料的各种物理机械性能测试。凹球座是液压试验机的关键零件之一，其主要作用是调整上下压板之间的平行，两个压板之间是被测试的工件，只有两个压板之间平行，才能保证足够的测试精度。凹球座的工况环境，决定了其要有较高的硬度和耐磨性，同时兼具有一定的韧性。
常用的凹球座，其材质多是常见的45钢，尽管45钢的成本低廉，材料易得，但由于45钢是碳素钢，其淬透性较差，当凹球座的尺寸稍大时，其心部不能完全淬透，这将导致淬火后的凹球座在整个截面上将出现不均匀的金相组织，在后序的使用过程中遇到较大的载荷时容易出现变形，从而影响压力试验机的测试精度。
鉴于上述凹球座的缺点，亟需一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，用于提高凹球座的力学性能和淬透性，避免在后序的使用过程中发生变形，提高压力试验机的测试精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，该耐磨工艺大大提高凹球座的耐磨性，凹球座具有较高的硬度和韧性，热应力和组织应力较小，在使用过程中不容易变形和开裂，显著提高了压力试验机的测试精度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，包括下列步骤：
(1)盐浴渗硼：将完成机械加工的凹球座放置在温度为700-750℃的盐浴中并保温3-4小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座的表面形成渗硼层，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)淬火：在步骤(1)中完成盐浴渗硼后，将凹球座在温度为860-880℃的条件下加热进行淬火，淬火的保温时间根据厚度按照每毫米0.5-0.8min进行计算；
(3)表面纳米化：在步骤(2)中完成淬火后，对凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击，实现对凹球座的工作表面的纳米化处理。
进一步地，在所述步骤(1)中，所述盐浴的成分为(52wt％-72wt％)BaCl2+(15wt％-20wt％)KBF4+(5wt％-10wt％)B4C+(5wt％-10wt％)Al+(3wt％-8wt％)K2CO3。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(2)中，将淬火处理后的凹球座放入320-340℃的硝盐中进行等温淬火。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(1)中，所述渗硼层的厚度为0.2-0.24mm。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括第一次清洗步骤：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(2)中，等温淬火的等温时间为30-50min。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括第二次清洗步骤：用85-95℃的热水对完成淬火的凹球座进行清洗，用于洗去附着在凹球座表面的硝盐。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(3)中，所述气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.9-1.3mm、弹丸质量为2.7-3.1mg。
进一步地，在上述耐磨工艺中，在所述步骤(3)中，所述凹球座与发射所述气动高能喷丸的喷嘴的距离为95-110mm，所述喷嘴的喷射压力0.42-0.50MPa、喷射时间为13-18min。
进一步地，在上述耐磨工艺中，所述凹球座的厚度为20-35mm。
分析可知，本发明公开一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，该耐磨工艺先对材质为42CrMo钢的凹球座进行渗硼，然后进行硝盐等温淬火，最后利用高能喷丸进行表面纳米化处理，其主要优点有：
第一，通过表面渗硼，再加上表面的纳米化改性，能大大提高凹球座的耐磨性，从而在使用过程中具有较高的耐磨精度；
第二，由于淬火过程中采用了下贝氏体的等温淬火，这和连续冷却的马氏体淬火具有显著区别，下贝氏体组织不但具有较高的硬度，还有一定的韧性，可为表层的渗硼层和纳米化层起到有效的良好支撑；
第三，和连续冷却的马氏体相变相比，等温冷却的速度较慢，温差小，因此热应力较小，另外，贝氏体组织的比体积小，组织应力小于马氏体相变的组织应力，因此凹球座的热应力和组织应力均比较小，这既不容易变形，在工作过程中也不容易开裂。
第四，通过提高凹球座的韧性和表面的耐磨性，有效稳定了凹球座的尺寸，在后序服役过程中承受较大载荷时也不易变形，显著提高了压力试验机的测试精度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为利用该耐磨工艺进行处理的凹球座经过摩擦磨损试验后其表面磨损形貌，具体为实施例1。
图2为经过摩擦磨损试验后高锰钢(ZGMn13)表面的磨损形貌。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
如图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，其中，凹球座的材质采用42CrMo合金钢，42CrMo合金钢的力学性能高、淬透性好，如此设置能够使淬火后的凹球座整个截面出现均匀的金相组织，进而提高试验机的测试精度。其它的合金钢也可以应用在本工艺中，比如40Cr。
优选地，凹球座的厚度为20-35mm(比如20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm、32mm、34mm、35mm)。保证在对凹球座进行淬火时能够使其心部完全淬透。45钢一般应用在凹球座的厚度小于20mm时。
该耐磨工艺包括下列步骤：
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为700-750℃(比如700℃、705℃、710℃、715℃、720℃、725℃、730℃、735℃、740℃、745℃、750℃)的盐浴中保温3-4小时(比如3小时、3小时10分钟、3小时20分钟、3小时30分钟、3小时40分钟、3小时50分钟、4小时)进行渗硼操作，此时的温度和保温足以满足渗硼层的厚度要求，温度太低则需要时间太长，温度太高则晶粒粗大，且需要较多能耗，由于工件已经进行了调质处理，渗碳体呈颗粒状分布，相界面少，过热倾向小，渗硼后淬火时的变形和开裂倾向也小；并且颗粒状的渗碳体具有较小的相界面，减小了硼原子向内扩散的阻力，从而加快了渗硼速度，缩短了加热时间。渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，然后将凹球座自然冷却到室温；
优选地，盐浴的成分为(52wt％-72wt％)BaCl2+(15wt％-20wt％)KBF4+(5wt％-10wt％)B4C+(5wt％-10wt％)Al+(3wt％-8wt％)K2CO3，该成分的熔盐具有较好的流动性、易清洗性以及较强的渗硼效果，加入了Al和K2CO3，形成了良好的催渗效果，且具有较低的催渗温度，可保证渗硼层达到较为理想的0.2-0.24mm(比如0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm)厚度，有效的支撑了凹球座表面良好的耐磨性。
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度860-880℃(比如860℃、862℃、864℃、866℃、868℃、870℃、872℃、874℃、876℃、878℃、880℃)，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.5-0.8min(比如0.5min、0.6min、0.7min、0.8min)进行计算，然后将凹球座放入320-340℃(比如320℃、322℃、324℃、326℃、328℃、330℃、332℃、334℃、336℃、338℃、340℃)的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。采用下贝氏体等温淬火，既可以达到较高的硬度，满足力学性能要求；又可以缩小淬火过程中的温差，降低热应力，减少热处理过程中的变形，达到了双赢的效果。根据凹球座的厚度，等温淬火的等温时间为30-50min(比如30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min、50min)。优选地，硝盐的成分为50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％水。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用85-95℃的热水洗去附着在凹球座表面的硝盐，理论上，温度越高，清洗的越干净，但是不可能始终保持沸水状态，将热水的温度限定为85-95℃(比如85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃)，此时既可以清洗干净工件，也可以降低能源消耗。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理。
优选地，气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.9-1.3mm(比如0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm)、弹丸质量为2.7-3.1mg(比如2.7mg、2.8mg、2.9mg、3.0mg、3.1mg)，弹丸太小，强化力量不足，达不到强化的效果；弹丸太大，接触面积太大，变成了普通的喷丸处理，不能满足纳米化的要求；由此可知，弹丸的直径和质量的过高和过低都会导致凹球座的耐磨性能下降，磨损失重加大。凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为95-110mm(比如95mm、96mm、97mm、98mm、99mm、100mm、101mm、102mm、103mm、104mm、105mm、106mm、107mm、108mm、109mm、110mm)，喷嘴的喷射压力0.42-0.50MPa(比如0.42MPa、0.43MPa、0.44MPa、0.45MPa、0.46MPa、0.47MPa、0.48MPa、0.49MPa、0.50MPa)、喷射时间为13-18min(比如13min、14min、15min、16min、17min、18min)，喷射压力太小，达不到强化效果，喷射压力太大，实在无任何必要，因此，需要合理的喷射压力和合理的喷射时间，以便均匀、稳定地完成对整个凹球座的完全覆盖。
在利用该耐磨工艺对凹球座进行处理后，将凹球座进行检验后入库。经过上述一系列工艺对凹球座加工，凹球座具有良好的耐磨性能；第一，原始组织是调质状态，工件在渗硼过程中变形较小；第二，所应用的新型渗硼熔盐能加快渗硼速度，且能达到2.4mm的有效渗硼厚度，从而具有良好的耐磨性；第三，采用了下贝氏体的等温淬火工艺，保证了较小变形量的同时，也保证了基体具有较高硬度，为凹球座表面硬化的“外壳”提供良好的支撑作用；第四，采用的表面纳米化技术和渗硼硬化层相结合，使表层具有较高的硬度的硼相组织如FeB、Fe2B和纳米硬化技术相结合，使凹球座具有极为优异的耐磨性能。用该材料和高锰钢进行耐磨性能比对试验；在200N载荷，持续1000s时长，转速300r/min的试验条件下进行摩擦磨损试验，用Sartorius电子天平精确称量试验前后的磨损失重，高锰钢的磨损失重是0.012g，而凹球座的磨损失重约为0.003g，其耐磨性能大约是高锰钢的4-6倍。
实施例1
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为700℃的盐浴中保温4小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为盐浴的成分为52wt％BaCl2+20wt％KBF4+10wt％B4C+10wt％Al+8wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.22mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度860℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.5min进行计算，然后将凹球座放入322℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.9mm、弹丸质量为2.7mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为97mm，喷嘴的喷射压力0.43MPa、喷射时间为13min。
实施例2
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为730℃的盐浴中保温3.5小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为54wt％BaCl2+19.5wt％KBF4+9.5wt％B4C+9.5wt％Al+7.5wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.21mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度864℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.55min进行计算，然后将凹球座放入330℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.0mm、弹丸质量为2.8mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为101mm，喷嘴的喷射压力0.46MPa、喷射时间为15min。
实施例3
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为750℃的盐浴中保温3小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为56wt％BaCl2+19wt％KBF4+9wt％B4C+9wt％Al+7wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.24mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度868℃，等温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.60min进行计算，然后将凹球座放入338℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.1mm、弹丸质量为2.9mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为110mm，喷嘴的喷射压力0.5MPa、喷射时间为18min。
实施例4
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为710℃的盐浴中保温3.9小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为58wt％BaCl2+18.5wt％KBF4+8.5wt％B4C+8.5wt％Al+6.5wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.22mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度872℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.65min进行计算，然后将凹球座放入335℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.2mm、弹丸质量为3.0mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为95mm，喷嘴的喷射压力0.41MPa、喷射时间为14min。
实施例5
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为715℃的盐浴中保温3.8小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为60wt％BaCl2+18wt％KBF4+8wt％B4C+8wt％Al+6wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.20mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度876℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.70min进行计算，然后将凹球座放入339℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.3mm、弹丸质量为3.1mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为96mm，喷嘴的喷射压力0.44MPa、喷射时间为13min。
实施例6
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为720℃的盐浴中保温3.7小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为64wt％BaCl2+17wt％KBF4+7wt％B4C+7wt％Al+5wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.21mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度880℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.74min进行计算，然后将凹球座放入326℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.94mm、弹丸质量为2.77mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为98mm，喷嘴的喷射压力0.45MPa、喷射时间为16min。
实施例7
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为725℃的盐浴中保温3.6小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为66wt％BaCl2+16.5wt％KBF4+6.5wt％B4C+6.5wt％Al+4.5wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.24mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度871℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.77min进行计算，然后将凹球座放入334℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.03mm、弹丸质量为2.85mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为99mm，喷嘴的喷射压力0.46MPa、喷射时间为17min。
实施例8
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为735℃的盐浴中保温3.3小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为68wt％BaCl2+16wt％KBF4+6wt％B4C+6wt％Al+4wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.20mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度863℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.73min进行计算，然后将凹球座放入327℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.18mm、弹丸质量为2.99mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为103mm，喷嘴的喷射压力0.47MPa、喷射时间为14min。
实施例9
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为740℃的盐浴中保温3.2小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为70wt％BaCl2+15.5wt％KBF4+5.5wt％B4C+5.5wt％Al+3.5wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.23mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度869℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.66min进行计算，然后将凹球座放入329℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.22mm、弹丸质量为3.03mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为105mm，喷嘴的喷射压力0.48MPa、喷射时间为15min。
实施例10
(1)盐浴渗硼：先将调质处理以后的凹球座进行机械加工，然后放置在温度为745℃的盐浴中保温3.1小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座表面形成渗硼层，盐浴的成分为72wt％BaCl2+15wt％KBF4+5wt％B4C+5wt％Al+3wt％K2CO3，渗硼层厚度约为0.22mm，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)第一次清洗：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
(3)淬火：在步骤(2)中完成对凹球座的清洗后，将凹球座置于盐浴炉中加热进行整体淬火，淬火温度874℃，保温时间根据凹球座的厚度按照每毫米0.61min进行计算，然后将凹球座放入333℃的含有50wt％KNO3+44wt％NaNO2+5wt％NaNO3+1wt％H2O的硝盐中进行下贝氏体的等温淬火。
(4)第二次清洗：在步骤(3)中完成淬火后的凹球座进行第二次清洗，用热水洗去附着在凹球座表面的硝盐。
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.02mm、弹丸质量为2.84mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为109mm，喷嘴的喷射压力0.49MPa、喷射时间为17min。
对比例1
(1)至(4)的内容与实施例1的相应部分相同；
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.7mm、弹丸质量为2.3mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为80mm，喷嘴的喷射压力0.43MPa、喷射时间为13min。
除弹丸的直径0.7mm、重量2.3mg和喷丸距离喷嘴的距离80不同于实施例1以外，其他工艺与实施例1相同，其在同样工况条件下的磨损失重为0.008g，和实施例规定的范围相比，其磨损失重增加了3倍，耐磨性能降为原来的三分之一，由此可知，实施例中随规定的参数的确是最佳的参数范围。
对比例2
(1)至(4)的内容与实施例1的相应部分相同；
(5)表面纳米化：对完成第二次清洗后的凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击进行纳米化处理，其中，气动高能喷丸所用弹丸的直径为1.5mm、弹丸质量为3.7mg，凹球座与发射气动高能喷丸的喷嘴的距离为113mm，喷嘴的喷射压力0.43MPa、喷射时间为13min。
除弹丸的直径1.5mm、重量3.7mg和喷丸距离喷嘴的距离113mm不同于实施例1以外，其他工艺与实施例1相同，其在同样工况条件下的磨损失重为0.009g，和实施例规定的范围相比，其磨损失重增加了3倍，耐磨性能降为原来的三分之一，由此可知，实施例中随规定的参数的确是最佳的参数范围。
经过上述工艺处理的凹球座表面具有极高的耐磨性，利用MMW-1型屏显式摩擦磨损万能试验机测定其表面的摩擦磨损性能，对比材料是高锰钢ZGMn13并水韧处理，摩擦副材料统一采用GCr15SiMn，把试样制备成直径Φ5mm的试样，一端采用R4.5的倒角。在200N载荷，持续1000s时长，转速300r/min的试验条件下进行摩擦磨损试验，试样在试验之前进行10min的正弦超声波的清洗，用Sartorius电子天平精确称量试验前后试样的磨损失重，表1是试验前后的称量结果。从表1中可看出，高锰钢的磨损失重是0.012g，而凹球座的实施例中的磨损失重分别是0.003g、0.002g、0.004g，其磨损失重只有高锰钢的16.7％到25％，相对耐磨性约是高锰钢的4-6倍，具有优良的耐磨性能。
表1
| 磨损前重量 | 磨损后重量(g) | 磨损失重(△g) | |
| 高锰钢 | 5.158 | 5.146 | 0.012 |
| 实施例1 | 5.193 | 5.190 | 0.003 |
| 实施例2 | 5.213 | 5.211 | 0.002 |
| 实施例3 | 5.137 | 5.134 | 0.003 |
| 实施例4 | 5.209 | 5.205 | 0.004 |
| 实施例5 | 5.306 | 5.304 | 0.002 |
| 实施例6 | 5.241 | 5.238 | 0.003 |
| 实施例7 | 5.164 | 5.161 | 0.003 |
| 实施例8 | 5.173 | 5.171 | 0.002 |
| 实施例9 | 5.199 | 5.195 | 0.004 |
| 实施例10 | 5.158 | 5.156 | 0.002 |
| 对比例1 | 5.158 | 5.150 | 0.008 |
| 对比例2 | 5.237 | 5.228 | 0.009 |
利用JSM-5610LV型扫描电镜对上述工况条件下两种材料摩擦磨损后的表面形貌进行扫描。如图1所示，凹球座的表面划痕较浅，在放大1000倍的情况下尚没有明显的犁沟，说明磨损较为均匀。如图2所示，高锰钢的表面磨损形貌有较深的犁沟，说明耐磨性较差，具有较为严重的磨损失重，由此可说明，凹球座的耐磨工艺具有优良的耐磨性能。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，该耐磨工艺先对材质为42CrMo钢的凹球座进行渗硼，然后进行硝盐等温淬火，最后利用高能喷丸进行表面纳米化处理，其主要优点有：
第一，通过表面渗硼，再加上表面的纳米化改性，能大大提高凹球座的耐磨性，从而在使用过程中具有较高的耐磨精度；
第二，由于淬火过程中采用了下贝氏体的等温淬火，这和连续冷却的马氏体淬火具有显著区别，下贝氏体组织不但具有较高的硬度，还有一定的韧性，可为表层的渗硼层和纳米化层起到有效的良好支撑；
第三，和连续冷却的马氏体相变相比，等温冷却的速度较慢，温差小，因此热应力较小，另外，贝氏体组织的比体积小，组织应力小于马氏体相变的组织应力，因此凹球座的热应力和组织应力均比较小，这既不容易变形，在工作过程中也不容易开裂。
第四，通过提高凹球座的韧性和表面的耐磨性，有效稳定了凹球座的尺寸，在后序服役过程中承受较大载荷时也不易变形，显著提高了压力试验机的测试精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)
1.一种压力试验机凹球座的耐磨工艺，其特征在于，包括下列步骤：
(1)盐浴渗硼：将完成机械加工的凹球座放置在温度为700-750℃的盐浴中并保温3-4小时进行渗硼操作，渗硼操作能够使凹球座的表面形成渗硼层，然后将凹球座自然冷却到室温；
(2)淬火：在步骤(1)中完成盐浴渗硼后，将凹球座在温度为860-880℃的条件下加热进行淬火，淬火的保温时间根据厚度按照每毫米0.5-0.8min进行计算；
将淬火处理后的凹球座放入320-340℃的硝盐中进行等温淬火；
(3)表面纳米化：在步骤(2)中完成淬火后，对凹球座采用气动高能喷丸对凹球座的工作表面进行高速冲击，实现对凹球座的工作表面的纳米化处理；
所述气动高能喷丸所用弹丸的直径为0.9-1.3mm、弹丸质量为2.7-3.1mg，所述凹球座与发射所述气动高能喷丸的喷嘴的距离为95-110mm。
2.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述盐浴的成分为(52wt％-72wt％)BaCl2+(15wt％-20wt％)KBF4+(5wt％-10wt％)B4C+(5wt％-10wt％)Al+(3wt％-8wt％)K2CO3。
3.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述渗硼层的厚度为0.2-0.24mm。
4.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括第一次清洗步骤：用清洗剂对所述步骤(1)中冷却到室温的凹球座进行清洗，用于去除凹球座表面的盐浴渗硼剂。
5.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(2)中，等温淬火的等温时间为30-50min。
6.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括第二次清洗步骤：用85-95℃的热水对完成淬火的凹球座进行清洗，用于洗去附着在凹球座表面的硝盐。
7.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述喷嘴的喷射压力0.42-0.50MPa、喷射时间为13-18min。
8.根据权利要求1所述的耐磨工艺，其特征在于，所述凹球座的厚度为20-35mm。
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Patent Citations (2)
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