本發(fā)明涉及金屬材料表面化學熱處理強化，特別涉及一種滲碳零部件的熱成型制備方法及熱成型滲碳零部件。

背景技術(shù)：

1、重載工況下，齒輪、軸、軸承支撐圈等關鍵機械零部件需要在其服役表面獲得深厚的滲碳層，通過后續(xù)相變強韌化，實現(xiàn)優(yōu)良的耐接觸疲勞磨損性能。然而，針對3mm以上的滲碳層技術(shù)需要，傳統(tǒng)表面滲碳熱處理通常需要極長的在爐擴散時間，生產(chǎn)效率較低，并且產(chǎn)生巨大的能源消耗。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，可以通過調(diào)控強滲及擴散周期比例、碳勢匹配性、催化劑或活性離子、基材合金化等加速滲碳過程。但是，此類調(diào)控方式的工藝控制較為復雜，對滲層深度的提升有限，并且極容易在最表層引入粗大的網(wǎng)狀碳化物，影響零部件的疲勞磨損壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述情況，本發(fā)明旨在提供一種滲碳零部件的熱成型制備方法及熱成型滲碳零部件，至少能夠解決以下技術(shù)問題之一：傳統(tǒng)零部件表面滲碳熱處理需要極長在爐擴散時間，生產(chǎn)效率較低，能耗高。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種滲碳零部件的熱成型制備方法，制備方法包括：

4、步驟1：采用熱壓力加工的方法對滲碳鋼進行預成型處理，獲得零部件毛坯；

5、步驟2：對零部件毛坯進行冷粗加工，去除表面脫碳層；

6、步驟3：對零部件毛坯進行滲碳處理，獲得大于2mm深度的滲碳層；

7、步驟4：對滲碳處理后的出爐零部件毛坯進行模鍛精密成型及后續(xù)熱處理，得到熱成型滲碳零部件；

8、步驟5：對熱成型滲碳零部件進行精磨加工，達到目標尺寸。

9、進一步的，步驟1中的零部件毛坯在成型方向上的高度h和步驟4中的最終零部件在成型方向上的高度h符合如下關系：

10、

11、其中，t為步驟3中的零部件毛坯的滲碳層厚度，t為最終零部件的滲碳層厚度。

12、進一步的，h/h的值的范圍為1.3～3.0。

13、進一步的，步驟1中，熱壓力加工的保溫溫度為1000～1200℃。

14、進一步的，步驟3中，滲碳加熱保溫溫度為920～960℃。

15、進一步的，步驟3中，滲碳處理過程包括強滲和擴散兩個階段，強滲階段的碳勢不低于1.0，擴散階段的碳勢不低于0.8。

16、進一步的，步驟4是在步驟3結(jié)束后立即執(zhí)行，模鍛精密成型的最終溫度不低于860℃。

17、進一步的，步驟4中的后續(xù)熱處理包括淬火、深冷處理以及低溫回火處理。

18、進一步的，淬火處理的加熱保溫溫度不高于860℃。

19、本發(fā)明還提供了一種熱成型滲碳零部件，采用上述的制備方法制備得到。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少能實現(xiàn)以下有益效果之一：

21、a)本發(fā)明的滲碳零部件的熱成型制備方法中，通過先將滲碳鋼進行預成型處理得到零部件毛坯，然后將零部件毛坯進行滲碳處理，再將滲碳處理后的零部件毛坯進行模鍛精密成型及熱處理，得到熱成型滲碳零部件；充分利用預成型的毛坯具有大的滲碳表面積的特點，促使表面充分高效地吸收滲碳過程中的熱擴散碳元素，可有效避免滲碳過程中的無效碳源氣氛的浪費消耗問題，并且在滲碳后進行最終的模鍛精密成型處理，能夠使模鍛精密成型處理后的滲碳層增厚1.1～1.7倍，能夠顯著降低傳統(tǒng)滲碳熱處理的能源消耗。

22、b)本發(fā)明的滲碳零部件的熱成型制備方法中，通過精確控制零部件毛坯在成型方向上的高度、最終零部件在成型方向上的高度、零部件毛坯的滲碳層厚度等參數(shù)，能保證得到滿足需求的最終零部件的滲碳層厚度，本發(fā)明的方法能夠在突破傳統(tǒng)滲碳熱處理中5～6mm的滲層深度極限，可通過調(diào)整h/h的取值，實現(xiàn)6～9mm的滲層深度，滿足大載荷磨損零件的滲層厚度要求。

23、c)與傳統(tǒng)的先將零部件成型，再進行滲碳處理相比，本發(fā)明的滲碳零部件的熱成型制備方法采用相同的滲碳在爐時間，可以得到更深的最終滲碳層深度，能夠顯著降低能源消耗，提高生產(chǎn)效率，同時較短的在爐時間可以避免晶粒過分長大，降低網(wǎng)狀碳化物等級，以提高滲碳層的綜合力學性能和耐磨性。

24、d)本發(fā)明的滲碳零部件的熱成型制備方法中，在滲碳后進行的精鍛加工過程中，滲碳層的微觀晶粒尺寸能夠進一步得到細化，同時可將在滲碳過程中處于原始奧氏體晶界析出的連續(xù)碳化物進行分割破碎，降低網(wǎng)狀碳化物等級，以提高滲碳層的綜合力學性能和耐磨性。

25、e)本發(fā)明的熱成型滲碳零部件的滲碳層晶粒細小、均勻，無粗大奧氏體晶粒，無連續(xù)分布的網(wǎng)狀碳化物，滲碳層的綜合力學性能和耐磨性能優(yōu)異，例如，表面硬度能達到650hv以上。

26、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種滲碳零部件的熱成型制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的零部件毛坯在成型方向上的高度h和步驟4中的最終零部件在成型方向上的高度h符合如下關系：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，h/h的值的范圍為1.3～3.0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，熱壓力加工的保溫溫度為1000～1200℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，滲碳加熱保溫溫度為920～960℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，滲碳處理過程包括強滲和擴散兩個階段，強滲階段的碳勢不低于1.0，擴散階段的碳勢不低于0.8。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4是在步驟3結(jié)束后立即執(zhí)行，模鍛精密成型的最終溫度不低于860℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4中的后續(xù)熱處理包括淬火、深冷處理以及低溫回火處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述淬火處理的加熱保溫溫度不高于860℃。

10.一種熱成型滲碳零部件，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9任一項所述的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種滲碳零部件的熱成型制備方法及熱成型滲碳零部件，屬于金屬材料表面化學熱處理強化技術(shù)領域，解決了傳統(tǒng)零部件表面滲碳熱處理需要極長在爐擴散時間，生產(chǎn)效率較低，能耗高的問題。制備方法包括：采用熱加工的方法對滲碳鋼進行預成型處理，獲得零部件毛坯；對零部件毛坯進行冷粗加工；對零部件毛坯進行滲碳處理，獲得大于2mm深度的滲碳層；對出爐零部件毛坯進行模鍛精密成型及后續(xù)熱處理，得到熱成型滲碳零部件；對熱成型滲碳零部件進行精磨加工，達到目標尺寸。本發(fā)明的方法可用于重載齒輪、軸類、軸承等需要深厚滲碳層的零部件。

技術(shù)研發(fā)人員：王健,陶慶,彭玉興,曹國華,劉送永,常向東,盧昊
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7