【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料表面改性，尤其涉及一种实现金属材料表层自润滑功能的方法。
技术介绍
1、许多工件例如轴类、轴承、刹车片、齿轮、滑轨等会在摩擦条件下应用，反复的摩擦易造成工件的失效，因此提高工件或者金属材料的耐磨性能一直是研究方向。
2、现有技术主要有以下方法提高金属材料的耐磨性：方法一，在金属材料中加入mn、cr等合金元素，采用特定的工艺，形成特定的显微组织，从而提高耐磨性；方法二，在金属材料中形成强化相tic、sic等颗粒，从而起到强化效果，提高耐磨性；方法三，表面强化方法，例如渗氮、渗碳、表面纳米化等；方法四，引入润滑相，减小摩擦系数，例如以六方氮化硼作为润滑相，将含有六方氮化硼粉末的复合粉末用等离子喷涂法涂覆在金属金属材料表面，从而减小摩擦系数，提高耐摩擦性能。
3、前三种方法可归纳为自身强化的方法，是最常用的方法，但是根据现有的研究，耐磨性不仅仅与金属材料自身的强度或硬度有关，有时候可能会呈现强度高但是耐磨性差的现象，因此一味的“增强”不能完全满足要求；方法四是完全不同的思路，会起到更好的效果，但是方法四工艺复杂，需要制备金属包覆的六方氮化硼粉末，且成本高昂，且涂层有脱落的风险。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于提供一种实现金属材料表层自润滑功能的方法，本申请提供的方法可提高金属材料的自润滑效果。
2、有鉴于此，本申请提供了一种实现金属材料表层自润滑功能的方法，包括以下步骤：
3、a)将金属材料的表面进行塑
4、b)在步骤a)得到的金属材料的表面进行渗碳，得到具有渗碳层的金属材料，所述渗碳层的碳含量＞2wt％；
5、c)将步骤b)得到的金属材料进行退火处理，所述退火处理的冷却速度≤1℃/min。
6、优选的，所述塑性变形包括喷丸、表面机械研磨、表面机械碾压、表面机械滚压、动态塑性变形、机械球磨、等通道转交挤压、高能束和超声中的一种或多种。
7、优选的，所述塑性变形后的金属材料的表层晶粒尺寸≤200nm，表层变形层深度＞0.5mm。
8、优选的，所述渗碳的方法为低压气氛渗碳，所述低压气氛渗碳的渗碳剂为含碳气源，压力为100～900pa，温度为300～600℃，所述低压气氛渗碳采用间歇式渗碳，强渗时间为8～12min，扩散时间为20～40min，循环8～12次。
9、优选的，所述渗碳的方法为气相渗碳，所述气相渗碳的渗碳剂为含碳气源，压力为20～80kpa，温度为400～500℃，渗碳时间为5～12h。
10、优选的，所述渗碳的方法为固相渗碳，所述固相渗碳的渗碳剂为固体渗碳剂和促渗剂，温度为400～500℃，时间为12～24h。
11、优选的，所述渗碳层的深度＞1mm，碳含量＞2.11wt％。
12、优选的，所述退火处理在真空下进行，温度＞738℃，保温时间为1～5h；所述退火处理的冷却方式为炉冷，冷却速度为0.1～0.5℃/min。
13、优选的，所述金属材料包括铁基金属材料。
14、优选的，步骤c)得到的金属材料在摩擦部件上的应用。
15、本申请提供了一种实现金属材料表层自润滑功能的方法，其首先将金属材料的表面进行塑性变形，以减小金属材料表面的晶粒尺寸，增加晶界，从而提升扩散通道，使渗碳更容易，而后在表面进行渗碳，使材料表面的渗碳层的碳含量＞2wt％，碳元素在金属材料表面呈现过饱和状态，最后金属材料在退火后以缓慢的速度冷却，使得金属材料表面析出石墨相，石墨相具备润滑的效果，使得金属材料具有自润滑性，提高了金属的摩擦性能；例如在gcr15轴承钢采用此方法后，摩擦系数降低20％。
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1.一种实现金属材料表层自润滑功能的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑性变形包括喷丸、表面机械研磨、表面机械碾压、表面机械滚压、动态塑性变形、机械球磨、等通道转交挤压、高能束和超声中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述塑性变形后的金属材料的表层晶粒尺寸≤200nm，表层变形层深度＞0.5mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳的方法为低压气氛渗碳，所述低压气氛渗碳的渗碳剂为含碳气源，压力为100～900Pa，温度为300～600℃，所述低压气氛渗碳采用间歇式渗碳，强渗时间为8～12min，扩散时间为20～40min，循环8～12次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳的方法为气相渗碳，所述气相渗碳的渗碳剂为含碳气源，压力为20～80kPa，温度为400～500℃，渗碳时间为5～12h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳的方法为固相渗碳，所述固相渗碳的渗碳剂为固体渗碳剂和促渗剂，温度为400～500℃，时间
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳层的深度＞1mm，碳含量＞2.11wt％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理在真空下进行，温度＞738℃，保温时间为1～5h；所述退火处理的冷却方式为炉冷，冷却速度为0.1～0.5℃/min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属材料包括铁基金属材料。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，步骤C)得到的金属材料在摩擦部件上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种实现金属材料表层自润滑功能的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑性变形包括喷丸、表面机械研磨、表面机械碾压、表面机械滚压、动态塑性变形、机械球磨、等通道转交挤压、高能束和超声中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述塑性变形后的金属材料的表层晶粒尺寸≤200nm，表层变形层深度＞0.5mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳的方法为低压气氛渗碳，所述低压气氛渗碳的渗碳剂为含碳气源，压力为100～900pa，温度为300～600℃，所述低压气氛渗碳采用间歇式渗碳，强渗时间为8～12min，扩散时间为20～40min，循环8～12次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗碳的方法为气相渗碳，所述气相...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄椿森，杨立斌，李秀艳，卢柯，
申请(专利权)人：重庆纳米金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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