一种表面强化Fe-W合金的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种表面强化Fe-W合金的制备方法，将Fe-W合金利用稀土催渗工艺进行渗碳处理，渗碳结束后水冷淬火。本发明制备的Fe-W合金价格低廉，在利用稀土催渗剂进行渗碳后，可以有效缩短渗碳时间，增加渗碳层深度，降低渗碳层硬度梯度，并使渗碳层组织细化，碳化物弥散度增加，在保持高硬度的同时具有较好的韧性。
【专利说明】—种表面强化Fe-W合金的制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种表面强化Fe-W合金的制备方法，属于合金钢和表面热处理领域。【背景技术】
[0003]铁基合金由于其成本较为低廉，在国民生产生活中至今仍扮演着重要的角色。为了使铁基合金具有较高的硬度和耐磨性，通常会在合金中加入C、W、Mo和Cr等元素，通过形成碳化物、改变相变规律来达到强化的目的。在某些场合，只需要构件的表面具有较高的硬度，而内部保持较高的塑韧性。在这些场合使用如工具钢、高速钢等材料会带来机加工困难、成本高等问题。 [0004]针对这一需求，一般通过开发一种低合金钢种，并结合表面强化技术,来实现材料表、心硬度不一致且成本较低的目的。
[0005]含W铁基二元合金造价低廉，且塑韧性好，渗碳后会在表层形成Fe3C和W，使表面的硬度和耐磨性大大增加，然而在渗碳后，其表层的渗碳层硬度梯度较大，且渗碳耗时较长。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种表面强化Fe-W合金的制备方法，本发明制备的是一种价格低廉的铁基合金，并通过表面渗碳技术强化其表面，在渗碳过程中加入稀土化合物，有效地缩短了渗碳时间，增加渗碳层深度，且能使渗碳层硬度梯度平缓。
[0007]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种表面强化Fe-W合金的制备方法，将Fe-W合金利用稀土催渗工艺进行渗碳处理，渗碳结束后水冷淬火。
[0008]本发明中，所述Fe-W合金的化学成分的质量百分比为:W4.3~6.0%，余量为Fe。
[0009]本发明中，稀土催渗工艺所用稀土催渗剂是将氯化铈或氯化镧溶于甲醇制备而成，溶液浓度为2~10克/1000毫升。
[0010]本发明中，渗碳处理所用渗碳剂为乙醇或异丙醇。
[0011]本发明中，渗碳处理的渗碳温度为850~940°C。
[0012]本发明中，渗碳处理的渗碳阶段碳势保持在Cp=L 15%±0.05%。
[0013]本发明中，渗碳处理的渗碳时间为3~8小时。
[0014]稀土元素具有特殊的化学活性，在渗碳剂中加入稀土元素后，可以加快组分的分解速度并净化金属表面，可以显著提高渗透速度，同时可以提高渗层的耐磨性，改善渗层的组织，降低其脆性。
[0015]因而，本发明的有益效果为:本发明提供了一种价格低廉的Fe-W 二元合金作为渗碳钢。渗碳后会在材料表层形成Fe3C^PWC,使表面的硬度和耐磨性大大增加。在渗碳过程中加入稀土催渗剂，可以在有效缩短渗碳时间，降低渗碳能耗，减少废气排放量，并能增加渗碳层深度，降低渗碳层硬度梯度，并使渗碳层组织细化，碳化物弥散度增加，在保持高硬度的同时具有较好的韧性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为实施例1制备的Fe-W合金渗碳层表面扫描电镜形貌图。
[0017]图2为实施例1制备的Fe-W合金渗碳层纵向截面扫描电镜形貌图。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
Fe-W合金成分质量百分比为:W5.5%，Fe94.5%。将Fe-W合金试样用线切割机制成20 X 20 X 50试样，依次用240#、800#和1200#水砂纸打磨光亮，在蒸馏水中用超声清洗后吹干。
[0019]将氯化镧溶于甲醇制成稀土混合催渗剂，氯化镧与甲醇配比为3克:1000ml。选取异丙醇作为渗碳剂。
[0020]渗碳温度为860 °C，渗碳时间为4小时，渗碳阶段炉气碳势保持在Cp=L 15%±0.05%。渗碳结束后对工件进行水淬。
[0021]图1和图2分别为本实施例制成的合金渗碳层表面和纵向截面扫描电镜图。
[0022]本实施例中，稀土催渗工艺可以参考http://wenku.baidu.com/view/3efIdebac77da26925c5b039.html,《稀土催渗技术与工艺控制》，向文明、张国良、刘成友、刘志儒，哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司
渗碳处理为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。
[0023]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种表面强化Fe-W合金的制备方法,其特征在于:将Fe-W合金利用稀土催渗工艺进行渗碳处理，渗碳结束后水冷淬火。
2.如权利要求1所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:所述Fe-W合金的化学成分的质量百分比为:W4.3~6.0%，余量为Fe。
3.如权利要求2所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:稀土催渗工艺所用稀土催渗剂是将氯化铈或氯化镧溶于甲醇制备而成，溶液浓度为2~10克/1000毫升。
4.如权利要求3所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:渗碳处理所用渗碳剂为乙醇或异丙醇。
5.如权利要求4所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:渗碳处理的渗碳温度为850~940°C。
6.如权利要求5所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:渗碳处理的渗碳阶段碳势保持在Cp=L 15%±0.05%。
7.如权利要求6所述的表面强化Fe-W合金的制备方法，其特征在于:渗碳处理的渗碳时间为3~8小时。
【文档编号】C23C8/46GK103757583SQ201410038503
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】王海燕, 高雪云, 刘杰, 侯景利 申请人:内蒙古科技大学