一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法
2023-07-29 02:21:21
專利名稱：一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料的表面熱處理技術領域，特別涉及一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法。
背景技術：
建築行業的迅猛發展對磚機模具提出了更高的要求，特別是以硬質顆粒為主的工業廢料制磚工藝，磚機模具的服役條件極為苛刻。磚機模具工作狀況下，作為生產原料的石子、沙粒對其進行強烈的刮削，其工作表面受到坯料周期性壓力與摩擦力的反覆作用，有的還受到坯料的侵蝕，因而會發生磨損、疲勞和腐蝕等表面損傷，因此，模具用金屬材料的表面必需要求擁有良好的耐磨損、耐腐蝕性能。將硼元素滲入金屬材料表面的化學熱處理工藝稱之為滲硼。金屬材料經滲硼處理後具有高硬度、高耐磨性，高紅硬性、耐蝕性以及耐高溫氧化性等優良性能，目前已廣泛應用於機械、建築、化工等工程技術領域，對提高模具使用壽命，節約貴重合金等起到了顯著效果。傳統的滲硼工藝在鋼表面形成的滲層是硬而脆的FeB和!^e2B,金屬間化合物與基體之間晶體結構、比容和熱脹係數均不相同，使滲硼層存在巨大的內應力，在淬火和使用過程中發生剝落。此外，傳統滲硼和滲碳-滲硼時間長，需要 20h，得到的滲硼層厚度薄， 為50 μ m 200 μ m，耐磨性低，嚴重影響了磚機模具等工件的使用壽命和滲硼技術的應用。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法，具有滲硼時間大幅縮短，滲硼層厚度大，而且在保證了硬度和耐磨性的基礎上改善了滲硼層的脆性的優點。為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案予以實現—種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法，包含以下步驟步驟一，將模具基材表面去油去鏽，打磨清洗後，烘乾待用；步驟二，將B4C於水玻璃中混合均勻，塗敷在模具基材表面，B4C與水玻璃的質量比為15% 35% 65% 85%，塗敷厚度為0.2mm 0.5mm，形成B4C滲劑層，將塗好的模具基材烘乾待用，烘乾溫度60°C 100°C，烘乾時間120min MOmin ；步驟三，將Al2O3混合於水玻璃中，塗覆於模具基材的B4C滲劑層上，Al2O3與水玻璃的質量比為15% 65% 85%，塗敷厚度為0.5mm 1.0mm，形成Al2O3保護層， 烘乾，烘乾溫度為100°C 150°C，烘乾時間120min MOmin ；步驟四，將鹽浴容器裝入箱式電爐內隨爐升溫到達保溫溫度後，將處理好模具基材放入，保溫IOmin 30min，鹽浴介質為100% NaCl ；步驟五，模具基材出爐後直接空冷或水淬處理。所述的保溫溫度為1150°C 1250°C，位於i^e-B共晶溫度之上。本發明的有益效果是1.將滲硼溫度保溫在i^e-B共晶溫度之上，是為共晶化滲硼處理，大大縮短了滲硼處理時間，滲硼時間為IOmin 30min ；大幅度提高了滲硼層厚度，滲硼層厚度為800 μ m左右，遠大於傳統滲硼滲硼層厚度，有利於提高模具材料的耐磨性能。2.共晶化滲硼處理獲得的模具材料表面復相組織(Fe2B+a -Fe+Fe3(C，B))，致使滲硼層硬度梯度小，而且共晶滲層脆性級別為1級，單純滲硼和滲碳-滲硼的滲層脆性級為 3 5級，遠低於單純滲硼和滲碳-滲硼的滲層脆性級，共晶滲硼層的韌性得到顯著改善。 共晶化滲硼層由於其自身結構上的優勢，Fe2B和基體結合的軟硬相交替分布代替了傳統硼化物層的針狀特性，並且不存在沿硼原子擴散通道的擇優生長，從而使共晶滲硼層的韌性得到顯著改善，減小了滲硼層的脆性。3.使用鹽浴作為加熱介質，模具材料表面加熱的均勻性好，表面質量高。
圖1為本發明的流程圖。圖2為本發明共晶化滲硼的基材預處理塗覆層示意圖。圖3為本發明實施例製得共晶化滲硼層的截面示意圖。圖4為圖2中的共晶層5的組織形貌BES照片，其中突出為!^e2B相。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。選用45鋼作為模具基材，化學成分見表1所示。表145鋼的化學成分/Vt %
權利要求
1.一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法，其特徵在於，包含以下步驟步驟一，將模具基材表面去油去鏽，打磨清洗後，烘乾待用；步驟二，將200 觀0目B4C於水玻璃中混合均勻，塗敷在模具基材表面，B4C與水玻璃的質量比為15% 65% 85%，塗敷厚度為0.2謹 0.5謹，形成B4C滲劑層，將塗好模具基材烘乾待用，烘乾溫度60°C 100°C，烘乾時間120min MOmin ；步驟三，將Al2O3混合於水玻璃中，塗覆於模具基材的B4C滲劑層上，Al2O3與水玻璃的質量比為15% 65% 85%，塗敷厚度為0.5mm 1.0mm，形成Al2O3保護層，烘乾， 烘乾溫度為100°C 150°C，烘乾時間120min 240min ；步驟四，將鹽浴容器裝入箱式電爐內隨爐升溫到達保溫溫度後，將處理好模具基材放入，保溫IOmin 30min，鹽浴介質為100% NaCl ； 步驟五，模具基材出爐後直接空冷或水淬處理。
2.根據權利要求1所述的一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法，其特徵在於所述的保溫溫度為1150°C 1250°C，位於i^e-B共晶溫度之上。
全文摘要
一種提高模具表面壽命的高溫鹽浴共晶化滲硼處理方法，先將模具基材表面去油去鏽，打磨清洗後，烘乾待用；再將B4C於水玻璃中混合均勻，塗敷在模具基材表面，形成B4C滲劑層，將塗好模具基材烘乾待用；然後將Al2O3混合於水玻璃中，塗覆於模具基材的B4C滲劑層上，形成Al2O3保護層，烘乾；再將鹽浴容器升溫到達共晶化溫度(1150℃～1250℃)，保溫10min～30min後出爐空冷或水淬處理，獲得厚度為800μm左右的滲硼層組織，提高模具材料的耐磨性能。該技術方法具有模具材料表面加熱均勻性好(鹽浴加熱)，滲硼時間大幅縮短，滲硼層厚度大，表面質量高，而且在保證了硬度和耐磨性的基礎上改善了滲硼層的脆性等優點。
文檔編號C23C8/42GK102367564SQ201110320928
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者趙昕, 邢建東, 高義民, 鮑崇高 申請人:西安交通大學