热处理球墨铸铁最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁技术

本申请公开了用于热处理球墨铸铁的表面、具体为热处理球墨铸铁的最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁。该方法可包括用于形成铁氧体的第一热处理和用于氧氮化的第二热处理。热处理的球墨铸铁包含氧化层和厚度为约15～30μm的化合物层，化合物层可以是均匀的。热处理的方法可以降低球墨铸铁最上表面的珠光体份数并通过形成铁氧体而提高铁氧体份数，从而在氧氮化热处理期间形成厚度为约15～30μm的化合物层。

【技术实现步骤摘要】
热处理球墨铸铁最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求于2019年1月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0001485号的优先权，其公开内容整体并入本文以作参考。
本专利技术涉及热处理球墨铸铁的表面例如热处理球墨铸铁的最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁。具体地，该方法可包括对球墨铸铁的最上表面的氧氮化热处理(第二热处理)。
技术介绍
为了确保耐磨性和强度，已经对用作汽车多种部件的钢材进行了各种表面处理，例如高频、氧氮化和磷酸盐涂层。例如，氧氮化热处理是通过在高温气氛中将氮[N]引入材料中以产生氮化物、然后喷洒水蒸气以在化合物层的最上表面上形成氧化层来提高耐磨性和耐腐蚀性的热处理。作为确保耐久性和耐磨性的热处理，经常对普通碳钢进行氧氮化热处理，但是氧氮化热处理尚未很好地应用于球墨铸铁，尽管也需要应用氧氮化热处理来确保耐磨性等等。这是因为球墨铸铁不仅包含比常规碳钢更多的硅(Si)，而且具有60％或更多的珠光体份数。具体地，尽管珠光体部分有高韧性和拉伸强度，但当在球墨铸铁上进行氧氮化热处理时，由于球墨铸铁表面上的珠光体而不利地形成化合物层，使得由于化合物层的厚度形成为与常规碳钢相比在1/2至1/3的水平，而不能表现出表面处理效果。
技术实现思路
在优选的方面，提供通过执行氧氮化热处理同时降低球墨铸铁最上表面的珠光体份数来形成具有预定或更大厚度的化合物层的方法。如本文所用的术语“球墨铸铁”是指包含石墨(例如，球状石墨、类球状或球形石墨)作为碳源之一的铸铁或铸铁合金。术语“球墨铸铁”可以与延性铸铁(ductilecastiron)互换使用，从而具有与延性铁相同的等级、机械和化学性能。例如，球墨铸铁可适当地包含含量为组合物总重量的约3.2～3.60wt％的碳以及其他成分，例如硅、锰、镁、磷、硫和/或铜，余量为铁。如本文所用的术语“最上表面”是指表面区域及其下部，其可包括从表面至预定深度的空间/区域，优选从露出的表面到至多约50、100或200μm深度，更典型为从露出的表面到至多约100μm深度。在一方面，提供一种用于热处理球墨铸铁的表面、特别是球墨铸铁的最上表面的方法。该方法可包括对所述球墨铸铁进行第一热处理以形成铁氧体，和进行第二热处理以使所述球墨铸铁氧氮化。如本文所用的术语“球墨铸铁”是一种也称为延性铁或延性铸铁的铁，并且在高倍率(例如100x或倍率)下其中的石墨可能看起来像球或小瘤。如本文所用的术语“氧氮化”是指用于氮化和氧化(使氧化)的工序，其可以是组合的或者是单独的顺序工序。优选地，氧氮化可包括分别的氮化和氧化的顺序工序。如本文所用的术语“氮化”或“氮碳共渗”是指使用等离子体的气体、盐或氮媒介通过热处理在金属(例如金属合金、钢或铸铁)表面上扩散氮的工序。优选地，可以在高温下，例如在高于约500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃的温度下，或者通过施加热量，通过使用富氮气体(例如NH3)来执行氮化工序，以形成氮化物层。如本文所用的术语“氧化”或“使氧化”是指诱导金属和氧组合形成氧化物或氧化层或其沉积物的反应的工序。示例性氧化工序可包括在例如高于约500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃的温度下热处理或者高温氧化。优选地，用于形成铁氧体的第一热处理可包括将球墨铸铁加热至约940～1,060℃的第一加热温度，和保持第一加热温度，其中第一热处理的总时间可为约80～100分钟。优选地，用于形成铁氧体的第一热处理还可包括将球墨铸铁空气冷却约110～130分钟。优选地，用于氧氮化的第二热处理可包括通过引入气体进行氮碳共渗，使球墨铸铁氧化，和进行冷却。氧氮化可以在约550℃～570℃的第二热处理温度下执行约720分钟～1,200分钟。在另一方面，提供经过热处理的球墨铸铁。具体地，可以通过本文所述的方法处理球墨铸铁的最上表面。球墨铸铁可包含氧化层和化合物层，其中化合物层的厚度为15～30μm。优选地，化合物层的厚度可以是均匀的。优选地，球墨铸铁的最上表面可包含约60～80％的铁氧体份数。优选地，化合物层可包含孔隙层和氮化物化合物层。氮化物化合物层可包含γ'相和ε相。或者，氮化物化合物层可以由γ'相和ε相组成。。优选地，化合物层可包含约25～35％的孔隙层份数。优选地，氮化物化合物层可包含约80％或更多的ε相。优选地，化合物层的硬度可以为约HV600～1000。根据各个示例性实施方式，可以在球墨铸铁的最上表面上形成厚度为15～30μm的化合物层，其可以是通过增加铁氧体份数在氧氮化热处理(例如第二热处理)期间形成。根据各个示例性实施方式，球墨铸铁的耐磨性可通过控制孔隙层份数为约25～35％而调节。优选地，化合物层自球墨铸铁的最上表面起可包含氧化层、孔隙层、γ'相和ε相。球墨铸铁自铸铁的最上表面起可包含氧化层和化合物层。另外提供一种车辆部件，其可包含本文描述的球墨铸铁。还提供一种车辆，其可包含本文描述的车辆部件。下面提供本专利技术的其他方面。附图说明图1示出根据本专利技术的示例性实施方式对包括球墨铸铁的示例性铸铁在其最上表面进行热处理的示例性方法。图2示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于形成铁氧体的示例性热处理步骤。图3示出根据本专利技术的示例性实施方式在用于形成铁氧体的热处理步骤之后的球墨铸铁的示例性微结构的图像。图4示出在比根据本专利技术的示例性实施方式的用于形成铁氧体的热处理步骤的加热温度低的加热温度下热处理的示例性球墨铸铁的示例性微结构的图像。图5示出常规球墨铸铁的示例性微结构。图6是根据本专利技术的示例性实施方式的氧氮化热处理步骤的详细设置视图。图7示出根据本专利技术的示例性实施方式在氧氮化热处理步骤之后的球墨铸铁的最上表面的构造。图8A是比较例2的微结构，且图8B是评估比较例2抗咬合性的结果。图9A是实施例2的微结构，且图9B是评估实施例2抗咬合性的结果。图10A是比较例3的微结构，且图10B是评估比较例3抗咬合性的结果。图11A是在评估实施例2的抗咬合性之后的照片，且图11B是在评估比较例3的抗咬合性之后的照片。具体实施方式在下文中将详细描述本专利技术。然而，本专利技术不受限或局限于示例性实施方式，根据以下描述，将自然地理解本专利技术的目的和效果或者其将变得显而易见，并且本专利技术的目的和效果不限于仅仅以下描述。此外，在本专利技术的描述中，当确定与本专利技术有关的公知技术的详细描述会不必要地使本专利技术的主旨不清楚时，将省略其详细描述。本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而并非意在限制。如本文所使用的，单数形式“一、一种、该(a、an、the)”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对球墨铸铁的表面进行热处理的方法，包括以下步骤：/n对所述球墨铸铁进行第一热处理以形成铁氧体；和/n进行第二热处理以使所述球墨铸铁氧氮化。/n

【技术特征摘要】
20190107 KR 10-2019-00014851.一种用于对球墨铸铁的表面进行热处理的方法，包括以下步骤：
对所述球墨铸铁进行第一热处理以形成铁氧体；和
进行第二热处理以使所述球墨铸铁氧氮化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一热处理包括：将所述球墨铸铁加热至940～1,060℃的第一加热温度；和保持所述第一加热温度，其中所述第一热处理的总时间为80～100分钟。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一热处理还包括：将所述球墨铸铁空气冷却110～130分钟。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二热处理包括：
通过引入气体进行氮碳共渗；
使所述球墨铸铁氧化；和
冷却；
其中所述氮碳共渗在550℃～570℃的第二热处理温度下执行720分钟至1,200分钟。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述冷却是炉冷却。


6.一种球墨铸铁，包含：
氧化层；和
化合物层，
其中所述化合物层的厚度为15～30μm。


7.根据权利要求6所述的球墨铸铁，其中所述化合物层的厚度是均匀的。


8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：权恩秀，李衡国，沈容辅，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR