一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，包括以下步骤:三氯乙烯蒸汽除油污→蒸馏水清洗→预热→盐浴氮化→一次盐浴氧化处理→振动抛光→一次清洗干燥→二次盐浴氧化处理→二次清洗干燥。通过上述方式，本发明专利技术所述的同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，具有较好的催渗效果，能在较短的时间内，以较低的氮化温度在碳素钢表面形成一层较厚的、均匀且较致密的复合化合物层，使碳素钢获得极高的表面硬度的同时，减低能耗，提高了生产效率和效益，同时能够在化合物层表面形成致密的氧化膜，能显著提高碳素钢的抗蚀性和耐磨性。

Process for simultaneously improving corrosion resistance and abrasion resistance of carbon steel

The invention discloses a carbon treatment process and improve the corrosion resistance and wear resistance, which comprises the following steps: oil, distilled water cleaning, pre heating and a salt bath salt bath nitriding, oxidation treatment, vibration polishing, a cleaning and drying, two bath treatment and two oxygen in steam cleaning and drying of trichloroethylene. By the way, the process of carbon steel and improve the corrosion resistance and wear resistance, has good catalytic effect, can be in a relatively short period of time, the temperature low in carbon nitride composite compound layer formed on the surface of a layer of thick, uniform and dense, the the surface hardness of high carbon steel obtained at the same time, reduce energy consumption, improve the production efficiency and effectiveness, and can be in the compound layer formed on the surface of the oxide film on carbon steel, can significantly improve the corrosion resistance and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺
本专利技术涉及化学热处理工艺
，特别是涉及一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺。
技术介绍
大量户外碳素钢零部件，例如户外高压开关等，在使用过程中，一方面受到露天环境的浸蚀而容易生锈变薄；另一方面，在开关上下滑动开合时存在碳素钢表面的磨损现象，因此容易提前失效，使用寿命受到较大限制。目前通常采用表面镀膜（镀锌）的方法以改善碳素钢零部件的性能，虽然这一技术有效改善了零部件的耐蚀性，而对耐磨性的贡献不大，碳素钢零部件在受到一定磨损后容易磨掉镀铬层而使得碳素钢基体裸露出来而且容易产生环境污染问题，成本也较高。此外，采用传统的盐浴复合处理技术时，也存在表面化合物层厚度不够（一般5~15μm），组织疏松，耐蚀性不足的问题。总之，现有技术难以同时解决碳素钢零部件的腐蚀和磨损问题，常常由于耐蚀性的缺乏而加速了碳素钢的磨损，或由于耐磨性的不足而导致表面受磨损，破坏了其原有的优良耐蚀性，从而极大地缩短了诸如户外高压开关这类碳素钢零部件的服役寿命。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，在碳素钢表面形成一层较厚的、均匀且较致密的复合化合物层，使碳素钢获得极高的表面硬度的同时，能够在化合物层表面形成致密的氧化膜，提高碳素钢的抗蚀性和耐磨性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，在碳素钢表面形成厚的致密抗蚀耐磨复合表面处理层，包括以下步骤:步骤1：三氯乙烯蒸汽除油污，利用三氯乙烯蒸汽对碳素钢工件表面进行除油污，90℃蒸汽清洗2~3分钟；步骤2：蒸馏水清洗，利用蒸馏水进行表面清洗，然后快速干燥；步骤3：预热，400℃高温环境保温20~30min，使工件表面呈蓝色或草黄色为宜；步骤4：盐浴氮化，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使氮化盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氮化温度560℃~600℃，时间90~150min；步骤5：一次盐浴氧化处理，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min；步骤6：振动抛光，绿碳化硅磨料和碳素钢专用抛光液质量比为25:1，抛光时间15~30min，以刚好露出金属底色为宜；步骤7：一次清洗干燥；步骤8：二次盐浴氧化处理：使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min，在碳素钢工件的表面得到碳素钢表面处理层；步骤9：二次清洗干燥。在本专利技术一个较佳实施例中，所述三氯乙烯蒸汽除油污步骤是将待处理的工件放入清洗槽三氯乙烯蒸汽区内，蒸汽温度控制在90℃，清洗2分钟。在本专利技术一个较佳实施例中，所述蒸馏水清洗步骤是将除油后的工件置于水槽中，利用流动的蒸馏水对其进行冲洗，以去除工件上的残留物，清洗完毕后转入烘干箱中，150℃快速烘干。在本专利技术一个较佳实施例中，所述预热步骤是将清洗后的工件立即转入空气电阻炉中，400℃保温20min，至工件表面呈蓝色或草黄色为宜。在本专利技术一个较佳实施例中，所述盐浴氮化步骤是将清洁的不锈钢坩埚置于井式电阻炉中，并将井式电阻炉控温热电偶紧贴坩埚外壁，然后将炉温升高至600℃，再加入3/4坩埚深度的基盐，开始融化基盐，待坩埚内基盐下沉，再适量添加基盐，使基盐保持相同高度，也即是3/4坩埚深度，这样反复多次，直到基盐全部熔化，将另一支热电偶插入盐液中部，通过控制电阻炉的温度使盐液温度维持560℃空载4h，待盐浴氮化，氮化温度为560℃~600℃，保温90~150min。在本专利技术一个较佳实施例中，所述一次盐浴氧化处理步骤是将清洁的不锈钢坩埚置于井式电阻炉，并将电阻炉控温热电偶紧贴坩埚外壁，然后将炉温维持300℃，然后加入一半深度的氧化盐，保温至全部融化后继续添加适量的氧化盐，如此反复多次，直到液面升高至坩埚深度的3/4处，待氧化，盐浴氧化温度为410~430℃，保温时间为40~60min。在本专利技术一个较佳实施例中，所述振动抛光步骤是将处理好的工件倒入事先加入绿碳化硅磨料和碳素钢专用抛光液的振动抛光机内进行抛光。在本专利技术一个较佳实施例中，所述一次清洗干燥步骤和二次清洗干燥步骤是将抛光后的工件转入冷水槽中，用纱布擦拭工件，去除残留物，清洗完毕后转入烘干箱中150℃快速烘干。在本专利技术一个较佳实施例中，所述碳素钢表面处理层的微观组织包括Fe2-3N、Fe3N、Fe4N和Fe3O4化合物所形成的均匀而且较为致密的结构。在本专利技术一个较佳实施例中，所述碳素钢表面处理层厚度为25~30μm。本专利技术的有益效果是：本专利技术指出的一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，具有较好的催渗效果，能在较短的时间内，以较低的氮化温度在碳素钢表面形成一层较厚的、均匀且较致密的复合化合物层，使碳素钢获得极高的表面硬度的同时，减低能耗，提高了生产效率和效益，同时能够在化合物层表面形成致密的氧化膜（Fe3O4、Fe2-3N、Fe3N和Fe4N形成的氧化膜），其色泽均匀，成形美观，能显著提高碳素钢的抗蚀性（中性盐雾试验出现腐蚀的时间能达到350h以上）和耐磨性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺较佳实施例的性能指标。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例包括：氮化盐浴的制作，将清洁的不锈钢坩埚置于井式电阻炉中，并将井式电阻炉控温热电偶紧贴坩埚外壁，然后将炉温升高至600℃，再加入3/4坩埚深度的基盐，开始融化基盐，待坩埚内基盐下沉，再适量添加基盐，使基盐保持相同高度，也即是3/4坩埚深度，这样反复多次，直到基盐全部熔化，将另一支热电偶插入盐液中部，通过控制电阻炉的温度使盐液温度维持560℃空载4h，待盐浴氮化。氧化盐浴的制作，将清洁的不锈钢坩埚置于井式电阻炉，并将电阻炉控温热电偶紧贴坩埚外壁，然后将炉温维持300℃，然后加入一半深度的氧化盐，保温至全部融化后继续添加适量的氧化盐，如此反复多次，直到液面升高至坩埚深度的3/4处，待氧化。实施例1：将碳素钢工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽区内，蒸汽温度控制在90℃，清洗除油2分钟，然后将除油完毕的工件利用流动的蒸馏水进行冲洗，去除表面灰尘和残留物，随即利用烘箱150℃烘干，将清洁干燥的工件转入空气电阻炉中，400℃预热20min，使工件表面呈蓝色或草黄色，然后将预热后的工件浸入准备好的氮化盐浴中，560℃保温150min，进行氮化盐浴，氮化完毕后，将工件转移至氧化坩埚内，浸入融化的氧化盐浴中，410℃保温40min，进行一次盐浴氧化处理，将经过一次盐浴氧化处理的工件，转移至事先加入磨料和抛光液的振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，在碳素钢表面形成厚的致密抗蚀耐磨复合表面处理层，其特征在于，包括以下步骤:步骤 1：三氯乙烯蒸汽除油污，利用三氯乙烯蒸汽对碳素钢工件表面进行除油污，90℃蒸汽清洗2~3分钟；步骤 2：蒸馏水清洗，利用蒸馏水进行表面清洗，然后快速干燥；步骤 3：预热，400℃高温环境保温20~30min，使工件表面呈蓝色或草黄色为宜；步骤 4：盐浴氮化，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使氮化盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氮化温度560℃~600℃，时间90~150min；步骤 5：一次盐浴氧化处理，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min；步骤 6： 振动抛光，绿碳化硅磨料和碳素钢专用抛光液质量比为25:1，抛光时间15~30min，以刚好露出金属底色为宜；步骤 7：一次清洗干燥；步骤 8：二次盐浴氧化处理：使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min，在碳素钢工件的表面得到碳素钢表面处理层；步骤 9：二次清洗干燥。...

【技术特征摘要】
1.一种同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，在碳素钢表面形成厚的致密抗蚀耐磨复合表面处理层，其特征在于，包括以下步骤:步骤1：三氯乙烯蒸汽除油污，利用三氯乙烯蒸汽对碳素钢工件表面进行除油污，90℃蒸汽清洗2~3分钟；步骤2：蒸馏水清洗，利用蒸馏水进行表面清洗，然后快速干燥；步骤3：预热，400℃高温环境保温20~30min，使工件表面呈蓝色或草黄色为宜；步骤4：盐浴氮化，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使氮化盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氮化温度560℃~600℃，时间90~150min；步骤5：一次盐浴氧化处理，使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min；步骤6：振动抛光，绿碳化硅磨料和碳素钢专用抛光液质量比为25:1，抛光时间15~30min，以刚好露出金属底色为宜；步骤7：一次清洗干燥；步骤8：二次盐浴氧化处理：使用不锈钢坩埚，边融盐边加盐，使盐的高度保持在3/4坩埚深度处，盐浴氧化温度410~430℃，时间40~60min，在碳素钢工件的表面得到碳素钢表面处理层；步骤9：二次清洗干燥。2.根据权利要求1所述的同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，其特征在于，所述三氯乙烯蒸汽除油污步骤是将待处理的工件放入清洗槽三氯乙烯蒸汽区内，蒸汽温度控制在90℃，清洗2分钟。3.根据权利要求1所述的同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，其特征在于，所述蒸馏水清洗步骤是将除油后的工件置于水槽中，利用流动的蒸馏水对其进行冲洗，以去除工件上的残留物，清洗完毕后转入烘干箱中，150℃快速烘干。4.根据权利要求1所述的同时提高碳素钢抗蚀性和耐磨性的处理工艺，其特征在于，所述预热步骤是将清洗后的工件立即转入空气电阻炉中，400℃保温20min，至工件表面呈蓝色或草黄色为宜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：金云学，韩许，李伟，李晓文，姬佩洁，杨磊，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32