轴类零件快速低温氮化表面处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种轴类零件快速低温氮化表面处理工艺，属于金属处理技术领域。它解决了现有的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺力学性能下降、成本较高的问题。本轴类零件快速低温氮化表面处理工艺包括下述步骤：A、轴类零件预处理：用硬质合金摩擦头向轴类零件的表面加压，在向轴类零件表面施压的同时使硬质合金摩擦头和轴类零件之间产生周向相对转动和/或轴向相对移动，从而使轴类零件表面产生塑性形变，并形成亚微米或纳米级晶粒层；B、氮化表面处理：将经过预处理的轴类零件在温度不高于400℃的渗碳环境下进行渗碳处理，从而在轴类零件外表面形成渗氮层。本发明专利技术具有反应温度低、氮化速度快等优点。

Rapid low temperature nitriding surface treatment process for shaft parts

The invention provides a fast low temperature nitriding surface treatment process for shaft parts, belonging to the technical field of metal treatment. The utility model solves the problems of lower mechanical performance and higher cost of the existing rapid heating nitriding surface treatment process of the shaft parts. The shaft parts rapid low temperature nitriding surface treatment process includes the following steps: A, shaft parts: pretreatment pressurized surface with hard alloy friction head to the shaft, have relative circumferential rotation and / or axial relative movement in parts to shaft and the surface pressure between the hard alloy friction head and shaft the parts, so that the surface of shaft parts produce plastic deformation, and the formation of submicron or nanometer grain layer; B, nitride surface treatment: carburizing after pretreatment of shaft parts at a temperature not higher than 400 DEG C carburizing environment, formed from the nitrided layer in outer surface of shaft parts. The invention has the advantages of low reaction temperature and fast nitriding speed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属处理
，尤其是涉及一种轴类零件快速低温氮化表面处理 工艺。
技术介绍
零件的渗氮处理可提高表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。但由于钢铁零件的渗氮周 期长、反应温度至少高达500-53(TC，致其整体力学性能下降，成本较高，限制了此工艺在各 个领域的广泛应用。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文 献公开了一种冷挤钢材的渗碳淬火热处理工艺。它的特 征在于1、进炉温度950°C -990°C ；2、加热速度30°C /分-50°C /分；3、加热保温温度 9200C -9800C ；4、强渗保温时间3_11小时；5、扩散保温时间2_9小时；6、降温速度30°C / 时-60°C /小时；7、淬火温度820°C -880°C ；8、强渗碳势为0. 95-1. 2C% ；9、扩散碳势为 0. 7-0. 9C%。上述方案在一定程度上改进了渗氮工艺，但是仍然无法解决现有技术存在的 上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种能够加速氮化过程，降低反应温度，同时 改善零件综合性能和降低成本的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案本轴类零件快速低温氮化表面处 理工艺，其特征在于，本工艺包括下述步骤A、轴类零件预处理用硬质合金摩擦头向轴类零件的表面加压，在向轴类零件表 面施压的同时使硬质合金摩擦头和轴类零件之间产生周向相对转动和/或轴向相对移动， 从而使轴类零件表面产生塑性形变，并形成亚微米或纳米级晶粒层；B、氮化表面处理将经过预处理的轴类零件在温度不高于400°C的渗碳环境下进 行渗碳处理，从而在轴类零件外表面形成渗氮层。本专利技术通过“加压旋转摩擦”，在轴类零件表面形成了亚微米或纳米量级晶粒的 表面层，提高氮元素扩散能力和化学反应活性，从而加速氮化过程，可降低反应温度到低于 400°C。这样既增加了轴类零件表面硬度，又减小因温度太高而导致整体力学性能的降低， 达到改善轴类零件综合性能的效果。硬质合金摩擦头的头部根据需要以一定的压下量压入轴类零件表面，在“加压旋 转摩擦”作用下，零件表面局部产生剧烈塑性变形，从而形成塑性变形区。塑性变形区的晶 粒在多次往复的“加压旋转摩擦”作用下，晶粒快速细化，可达到亚微米甚至纳米量级。从 动力学角度，在晶粒内部有大量的含有较高能量、非平衡的位错、亚晶界等晶体缺陷为元素 提供快速扩散通道，加速氮化过程。从热力学角度考虑，渗氮加速的驱动力是由于含有大量 晶界、亚晶界等晶体缺陷储存有大量额外能量，使得氮化反应的吉布斯自由能差值增加，为氮化物的形成提供新的动力，可降低反应温度至低于400°C。在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，在上述的步骤A中，所述的轴 类零件设置在能够带动轴类零件周向转动和/或轴向移动的轴类零件驱动机构上，所述的 硬质合金摩擦头固定在轴类零件的一侧且硬质合金摩擦头的头部顶压在轴类零件的表面。 这里的硬质合金摩擦头固定不动，而轴类零件驱动机构带动轴类零件周向转动、或者轴向 移动、或者同时周向转动和轴向移动。作为另一种方案，在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，在上述的步 骤A中，所述的轴类零件设置在能够将轴类零件定位的定位机构上，所述的硬质合金摩擦 头设置在能够带动硬质合金摩擦头相对于轴类零件周向转动和/或轴向移动的摩擦头驱 动机构上，且所述的硬质合金摩擦头的头部顶压在轴类零件的表面。这里的轴类零件固定 不动，硬质合金摩擦头相对于轴类零件周向转动、或者轴向移动、或者同时周向转动和轴向 移动。在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，所述的轴类零件驱动机构带动 轴类零件轴向往复移动若干次。在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，所述的摩擦头驱动机构带动硬 质合金摩擦头沿着轴类零件轴向往复移动若干次。在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，所述的硬质合金摩擦头的头部 具有光滑表面。由于硬质合金摩擦头的头部未光滑表面，因此不易对轴类零件表面造成损 伤。在上述的轴类零件快速低温氮化表面处理工艺中，所述的硬质合金摩擦头的数量 为一个或并列设置的若干个。设置多个硬质合金摩擦头能够有效提高处理效率和处理效果。与现有的技术相比，本轴类零件快速低温氮化表面处理工艺的优点在于对轴类 零件采用表面大塑性变形预处理，然后在进行渗氮，从而加速氮化过程、降低反应温度，同 时达到改善零件综合性能和降低成本的综合效果。附图说明图1是本专利技术提供的处理过程结构示意图。图2是图1中A部的局部放大图。图中，硬质合金摩擦头1、轴类零件2。具体实施例方式实施例1 如图1和2所示，本轴类零件快速低温氮化表面处理工艺包括下述步骤A、轴类零件预处理用硬质合金摩擦头1向轴类零件2的表面加压，在向轴类零件 2表面施压的同时使硬质合金摩擦头1和轴类零件2之间产生周向相对转动和/或轴向相 对移动，从而使轴类零件2表面产生塑性形变，并形成亚微米或纳米级晶粒层。B、氮化表面处理将经过预处理的轴类零件2在温度不高于400°C的渗碳环境下 进行渗碳处理，从而在轴类零件2外表面形成渗氮层。更具体地说，轴类零件2设置在能够带动轴类零件2周向转动和/或轴向移动的 轴类零件驱动机构上，硬质合金摩擦头1固定在轴类零件2的一侧且硬质合金摩擦头1的 头部顶压在轴类零件的表面。轴类零件驱动机构带动轴类零件2轴向往复移动若干次。这 里的硬质合金摩擦头1的头部具有光滑表面，且硬质合金摩擦头1的数量为一个或并列设 置的若干个。图中，F为硬质合金摩擦头1对轴类零件2施加的压力，Vl为周向转动速度，V2是 轴向移动速度。本专利技术通过“加压旋转摩擦”，在轴类零件2表面形成了亚微米或纳米量级晶粒的 表面层，提高氮元素扩散能力和化学反应活性，从而加速氮化过程，可降低反应温度到低于 400°C。这样既增加了轴类零件2表面硬度，又减小因温度太高而导致整体力学性能的降 低，达到改善轴类零件2综合性能的效果。硬质合金摩擦头1的头部根据需要以一定的压下量压入轴类零件2表面，在“加 压旋转摩擦”作用下，零件表面局部产生剧烈塑性变形，从而形成塑性变形区。塑性变形区 的晶粒在多次往复的“加压旋转摩擦”作用下，晶粒快速细化，可达到亚微米甚至纳米量级。 从动力学角度，在晶粒内部有大量的含有较高能量、非平衡的位错、亚晶界等晶体缺陷为元 素提供快速扩散通道，加速氮化过程。从热力学角度考虑，渗氮加速的驱动力是由于含有大 量晶界、亚晶界等晶体缺陷储存有大量额外能量，使得氮化反应的吉布斯自由能差值增加， 为氮化物的形成提供新的动力，可降低反应温度至低于400°C。根据轴类零件2的不同大小规格和性能要求，周向相对转动速度、轴向相对移动 速度、轴类零件2表面被下压的下压量、以及硬质合金摩擦头1的数量等参数均根据实际需 要选用。实施例2 本实施例中，轴类零件2设置在能够将轴类零件2定位的定位机构上，硬质合金摩 擦头1设置在能够带动硬质合金摩擦头1相对于轴类零件2周向转动和/或轴向移动的摩 擦头驱动机构上，且所述的硬质合金摩擦头1的头部顶压在轴类零件2的表面。摩擦头驱 动机构带动硬质合金摩擦头1沿着轴类零件2轴向往复移动若干次。本实施例的其余内容 与实施例1相类同，本文不本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轴类零件快速低温氮化表面处理工艺，其特征在于，本工艺包括下述步骤：Ａ、轴类零件预处理：用硬质合金摩擦头（１）向轴类零件（２）的表面加压，在向轴类零件（２）表面施压的同时使硬质合金摩擦头（１）和轴类零件（２）之间产生周向相对转动和／或轴向相对移动，从而使轴类零件（２）表面产生塑性形变，并形成亚微米或纳米级晶粒层；Ｂ、氮化表面处理：将经过预处理的轴类零件（２）在温度不高于４００℃的渗碳环境下进行渗碳处理，从而在轴类零件（２）外表面形成渗氮层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚再起，李莉，刘强，马芳武，赵福全，
申请(专利权)人：浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：33