CN113122683B - 一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法。本发明以钢材经高温淬火、高温回火调质，再经预矫机预矫，无心车床剥皮，然后滚光精矫，切断得到合金钢；以纳米La2O3/CeO2为喷涂粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，对合金钢表面进行氮碳共渗处理；将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，热固化处理制得直线导轨用高耐磨合金钢。本发明制备的合金钢表面经稀土喷涂、氮碳共渗、有机涂层三层涂层处理，具有优异的耐磨损性能。

Description

一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金钢制备技术领域，具体为一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法。
背景技术
直线导轨在当今工业生产中被广泛应用，可降低生产成本，加快生产进程，因此备受青睐；但导轨在循环接触工作中，很容易产生滚动疲劳磨损，从而造成生产过程中精度下降，甚至可能造成生产产品报废，从而减短直线导轨的服役年限；因此制备耐磨型材料用于直线导轨可解决当前问题。
我国合金钢热处理技术日益完善，合金钢由于其低成本、高塑性、高韧性和高耐磨性被广泛用于机械制造；为进一步增强合金钢的耐磨性能，可对合金钢进行表面处理，常用的处理手段有多元共渗、镀锌、陶瓷涂层、有机涂层等等。本发明采用氮碳共渗、有机涂层多层复合提高合金钢的耐磨性能，制备工艺简单，无环境污染，且耐磨效果突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线导轨用高耐磨合金钢及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至920-960℃淬火，保温30-50min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至600-620℃回火，保温60-90min，空冷；将合金钢用预矫机预矫，再经无心车床剥皮，然后滚光精矫切断得到直线导轨用合金钢；淬火至920-960℃，使合金钢形成奥氏体，且铬、钼等重要合金元素大量融入奥氏体，高温(600-620℃)回火时合金元素保留于铁素体，这有利于氮碳共渗时铬、钼元素形成微细氮化物，提高合金钢表面韧性及耐磨性。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末纳米La2O3/CeO2，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5-3.5MPa，温度为400-500℃，喷涂距离为25-40um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：(0.2-0.3)，涂层厚度1-2um。稀土元素镧、铈以冷喷涂方式射击合金钢表面，可引起合金表面晶格畸变，增大间隙位置，有利于原子进入渗透层与合金元素结合，同时稀土元素的加入可提高表面渗碳的碳势，增强分子间的结合力，从而增加渗层的厚度，改善氮碳共渗效果，也能促进合金钢的抗氧化性能；稀土冷喷涂厚度控制在1-2um最合适，厚度过低不好控制且无法达到促进氮碳共渗效果，而厚度大于2um后将影响氮、碳元素与合金元素接触。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，在炉压8-12Pa、炉温500-520℃条件下进行氮碳共渗，氮碳共渗时间为8-12h，氮碳共渗时温度匀速升至560-580℃。且混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总气体体积比3-5％，依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
通过氮碳共渗使合金钢表面形成一层白亮的耐磨化合物ε-Fe2,3(C,N)和γ'-Fe4(C,N)，以及少量的Cr(C,N)、Mo(C,N)等耐磨化合物，相较于单独渗氮处理，加入少量的C可以促进ε相的生成与稳定，而ε相的增加可提高合金钢表面的硬度和耐磨性。
氮碳共渗过程中混合气体的组成与温度均对共渗层表面化合物相结构有影响，当氮氢比为1:4时形成的化合物层结构疏散，有利于氮碳往更深层渗入，随着氮氢比增至4:1，共渗层化合物越来越紧致；氮碳共渗温度在500-520℃时反应较慢，表面不易形成致密化合物层，有利于氮碳共渗渗层加厚，随温度增加，氮碳共渗速度不断加快，560-580℃时可形成最多的ε-Fe2,3N，当温度继续升高，则ε-Fe2,3N将转化为γ'-Fe4N。
(4)将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，80-120℃热固化6-8h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。涂层通过三聚氰胺甲醛树脂使不干性中油度改性醇酸树脂固化成膜，具有很强的耐磨性、耐候性，氟乙基苯基硅树脂可增强合金钢与树脂粘结力，且合金钢表面冷喷涂的稀土元素能有效催化氟乙基苯基硅树脂水解，使合金钢与涂层结合更牢固，侧链含氟基团使涂层具有疏水性，氧化铝作为无机润滑剂，纳米氮化硼作为研磨料，两种纳米材料填充在涂层中也可进一步增强材料耐磨性能。
进一步地，步骤(4)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂15-30份、纳米氧化铝0.1-1份、纳米氮化硼0.2-1份、助剂1-2份、分散剂1-2份、丙酮50-100份、三聚氰胺甲醛树脂10-20份、氟乙基苯基硅树脂15-25份。
具体实施方式
下面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。
实施例1
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至920℃淬火，保温30min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至600℃回火，保温60min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5MPa，温度为400℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.2。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压8Pa,炉温升至500℃后，保温8h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至560℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比3％不变，流速为0.15L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
(4)将15g蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，80℃热固化6h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。
步骤(4)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂15份、纳米氧化铝0.1份、纳米氮化硼0.2份、助剂1份、分散剂1份、丙酮50份、三聚氰胺甲醛树脂10份、氟乙基苯基硅树脂15份。
实施例2
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为35um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至570℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
(4)将25g蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，100℃热固化7h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。
步骤(4)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂25份、纳米氧化铝0.5份、纳米氮化硼0.5份、助剂1.5份、分散剂1.5份、丙酮75份、三聚氰胺甲醛树脂15份、氟乙基苯基硅树脂20份。
实施例3
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至960℃淬火，保温50min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至620℃回火，保温90min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3.5MPa，温度为500℃，喷涂距离为40um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.3。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压12Pa,炉温升至520℃后，保温12h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至580℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比5％不变，流速为0.25L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
(4)将25g蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，120℃热固化8h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。
步骤(4)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂25份、纳米氧化铝1份、纳米氮化硼1份、助剂2份、分散剂2份、丙酮100份、三聚氰胺甲醛树脂20份、氟乙基苯基硅树脂25份。
实施例4
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至570℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
对比例1
本对比例制备的合金钢与实施例1相比，减少有机涂层涂覆过程，其他步骤均与实施例1一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至920℃淬火，保温30min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至600℃回火，保温60min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5MPa，温度为400℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.2。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压8Pa,炉温升至500℃后，保温8h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至560℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比3％不变，流速为0.15L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
对比例2
本对比例制备的合金钢与实施例2相比，减少氮碳共渗过程，其他步骤均与实施例2一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为35um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将25g蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，100℃热固化7h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。
步骤(3)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂25份、纳米氧化铝0.5份、纳米氮化硼0.5份、助剂1.5份、分散剂1.5份、丙酮75份、三聚氰胺甲醛树脂15份、氟乙基苯基硅树脂20份。
对比例3
本对比例制备的合金钢与实施例3相比，减少稀土冷喷涂过程，其他步骤均与实施例3一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至960℃淬火，保温50min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至620℃回火，保温90min，空冷。
(2)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压12Pa,炉温升至520℃后，保温12h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至580℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比5％不变，流速为0.25L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
(3)将25g蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，120℃热固化8h，得到直线导轨用高耐磨合金钢。
步骤(3)中各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂25份、纳米氧化铝1份、纳米氮化硼1份、助剂2份、分散剂2份、丙酮100份、三聚氰胺甲醛树脂20份、氟乙基苯基硅树脂25份。
对比例4
与实施4比较，对比例4先进行氮碳共渗再作La2O3/CeO2冷喷涂，其他实施条件均与实施4相同
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至570℃。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理。
(3)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
对比例5
本对比例制备的合金钢与实施例4相比，步骤3混合气体初始氮氢体积比1:4至保温结束不发生改变，其他步骤均与实施例4一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至570℃。混合气体体积比N2：H2为1:4，CO2占总体积比4％不变，CO2气体流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
对比例6
本对比例制备的合金钢与实施例4相比，步骤3混合气体初始氮氢体积比4:1至保温结束不发生改变，其他步骤均与实施例4一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h，保温过程温度匀速缓慢上升至保温结束，温度升至570℃。混合气体体积比N2：H2为4:1，总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，CO2流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
对比例7
本对比例制备的合金钢与实施例4相比，步骤2保温温度510℃至保温结束不发生改变，其他步骤均与实施例4一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至510℃后，保温10h。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，CO2流速为0.2L/min,,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
对比例8
本对比例制备的合金钢与实施例4相比，步骤2保温温度510℃至保温结束不发生改变，其他步骤均与实施例4一致。
(1)将42CrMoA合金钢放入淬火炉，升温至940℃淬火，保温40min，淬火液冷却；将合金钢放入回火炉中，加热至610℃回火，保温75min，空冷。
(2)将合金钢表面喷砂粗化处理，放入冷喷涂系统，工作气体为氮气，送粉器装入喷涂粉末La2O3/CeO2纳米粉末，对合金钢表面作冷喷涂处理；冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为3MPa，温度为450℃，喷涂距离为25um；La2O3、CeO2粒径60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：0.25。
(3)将合金钢表面乙醇擦洗和超声清洗10min后干燥，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，炉压10Pa,炉温升至570℃后，保温10h。混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束气体体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总体积比4％不变，CO2流速为0.2L/min,依此条件对合金钢表面进行氮碳共渗处理制得材料。
实验1
采用MS-T3000球盘式摩擦磨损试验机测试合金钢表面干摩擦系数，实验荷载300g，转速300r/min，测试时间为30min，分别在10min、20min、30min取点计算平均值，求得各合金钢表面摩擦系数，根据实施例1-3及对比例1-3测试结果如下表1：
Figure BDA0003025962660000121
表1
由表1实施例1-3测得摩擦系数结果可知实施例1-3经稀土冷喷涂、氮碳共渗和有机涂层涂覆处理后其耐磨性能基本相当，较对比例1-3均具有较好的耐磨性。与实施例1相比，对比例1减少了有机涂层涂覆，其他条件均与实施例1相同，但摩擦系数增加81％，说明有机涂层能增强合金钢表面耐磨性。与实施例2相比，对比例2减少了氮碳共渗过程，其他条件均与实施例2相同，但摩擦系数增加89％，说明氮碳共渗后表面形成的氮碳化合物能增强合金钢表面耐磨性；与实施例3相比，对比例3减少了纳米La2O3/CeO2冷喷涂过程，其他条件均与实施例3相同，但摩擦系数增加26％，说明稀土在对氮碳共渗过程起到了促进作用。
实验2
根据实验1摩擦系数的测量方法，测量实施例4及对比例4-8材料表面摩擦系数，并使用FEI QU ANTA 200 FEG型扫描电子显微镜测试实施例4及对比例4-8氮碳共渗渗层化合物厚度，结果如下表2：
Figure BDA0003025962660000131
表2
由表2数据可知，与实施例4相比，对比例4先进行氮碳共渗再作La2O3/CeO2冷喷涂，其他实施条件均与实施4相同，但对比例2的摩擦系数较实施例4增加了22％，这是因为对比例4进行氮碳共渗再作La2O3/CeO2冷喷涂，稀土元素在氮碳共渗过程未起到促进作用，所以渗层化合物厚度也较实施例薄，而La2O3/CeO2层作为单纯的喷涂层对提高材料耐磨性影响不大。与实施例4相比，对比例5在氮碳共渗时通入气体氮氢体积比为1:4，其他步骤均与实施例5一致，测试结果表明其渗层化合物厚度与实施例4相当，但摩擦系数增加了15.8％，这是因为在氮气较少情况下表面化合物层疏散；而对比例6在氮碳共渗时通入气体氮氢体积比为4:1，其他步骤均与实施例4一致，摩擦系数增加了10.5％，这是因为其表面形成的致密渗层使化合物层厚度较实施例4薄。与实施例4相比，对比例7在氮碳共渗时恒温温度为510℃，其他步骤均与实施例4一致，但摩擦系数增加了18.4％，这是因为低温下不易形成ε-Fe2,3N，从而降低其耐磨性；对比例8在氮碳共渗时恒温温度为570℃，其他步骤均与实施例4一致，但摩擦系数增加了7.9％，这是因为高温下容易形成ε-Fe2,3N，但持续高温使得渗层化合物厚度变薄，影响了材料的耐磨性能。
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 (2)

1.一种直线导轨用高耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：42CrMoA合金钢经高温淬火、高温回火调质，预矫机预矫，无心车床剥皮，然后滚光精矫，切断得到合金钢；
淬火温度为920-960℃，保温时间30-50min，淬火液冷却；
回火温度为600-620℃，保温时间60-90min，空冷；
所述合金钢经表面耐磨处理，具体步骤为：
(1)纳米La2O3/CeO2为喷涂粉末，工作气体为氮气，对合金钢表面作冷喷涂处理；
冷喷涂工艺参数为：喷涂压力为2.5-3.5MPa，温度为400-500℃，喷涂距离为25-40µm；La2O3、CeO2粒径均为60-80nm，La2O3与CeO2质量比为1：(0.2-0.3)，涂层厚度1-2µm；
(2)将合金钢表面用乙醇擦洗和超声清洗，放入等离子氮碳共渗炉，通入N2、H2、CO2混合气体，对合金钢表面进行氮碳共渗处理；
在炉压8-12Pa、炉温500-520℃条件下进行氮碳共渗，氮碳共渗时间为8-12h，氮碳共渗时温度匀速升至560-580℃；
混合气体初始体积比N2：H2为1:4，至保温结束体积比N2：H2为4:1，此过程N2、H2均匀速变化，且总气体体积不变，CO2占总气体体积的3-5％；
(3)将蓖麻油改性醇酸树脂、纳米氧化铝、纳米氮化硼、助剂、分散剂、消泡剂放入丙酮溶液中搅拌均匀，依次加入三聚氰胺甲醛树脂、氟乙基苯基硅树脂搅拌均匀，涂抹在合金钢表面，80-120℃热固化6-8h处理；
各组份质量比为：蓖麻油改性醇酸树脂15-30份、纳米氧化铝0.1-1份、纳米氮化硼0.2-1份、助剂1-2份、分散剂1-2份、丙酮50-100份、三聚氰胺甲醛树脂10-20份、氟乙基苯基硅树脂15-25份。
2.一种如权利要求1所述制备方法制得的合金钢。
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