①、预溅射处理:
[0030] 将步骤二得到的滚道表面经过强力喷丸和磨削加工处理后的Cr4Mo4V钢轴承放 到真空室试样台上,再抽背底真空至1.0 X 10 4Pa~1.0 X 10 3Pa,然后通入纯度为99. 99% 的高纯Ar气,调节Ar气流量,使真空室内气压升至IPa~10Pa,再在真空室内气压为IPa~ 10Pa、射频功率为0. 5kW~IkW和电压为500V~1000V下进行预派射清洗30min~60min ;
[0031] ②、碳、氮离子注渗:
[0032] 将预溅射处理后的Cr4M〇4V钢轴承绕自身轴线匀速旋转的同时,将质量分数为 99. 999 %的氮气和质量分数为99. 999 %的甲烷同时通入到真空室中,在甲烷与氮气分压比 为1: (5~30)、总气压为0.1 Pa~0. 5Pa的条件下,采用功率为300W~500W的射频激发 等离子体,使碳氮等离子体密度为1.0 X l〇9/cm3~1.0 X 10 livCm3;再在碳氮等离子体密度 为1.0 X l〇7cm3~1.0 X 10 1Q/cm3、注入电压为30kV~50kV和平均注入电流密度为30 μ A/ cm2~100 μ A/cm 2的条件下,通过调整注入脉冲的频率和占空比利用离子注入过程中的自 加热效应将预溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承温度升至150°C~250°C,在150°C~250°C下 注入处理IOh~30h,再在真空环境下冷却至温度小于50°C,打开真空室,得到碳、氮离子注 入后的Cr4Mo4V钢轴承,即完成一种Cr4Mo4V钢轴承强力喷丸和升温注渗复合表面强化方 法。
[0033] 本实施方式步骤三②中将预溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承绕自身轴线匀速旋转 的实现很简单,只要将预溅射处理后的Cr4M〇4V钢轴承固定在试样台上,利用简单装置就 能实现预溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承绕自身轴线自转。(详见专利号为921137176的专 利)。
[0034] 本实施方式的优点:
[0035] -、本实施方式利用强力喷丸工艺和升温注渗工艺这两种工艺之间的耦合效应实 现了:比单一注渗和强力喷丸工艺有更高的压应力幅值和深度;与单一强力喷丸工艺相比 压应力平台最大值增加 IOOMPa~150MPa,压应力层深度增加了 100 μπι~200 μπι;比单一 升温注渗工艺有更高的氮浓度值和深度分布,使用本实施方式工艺较单一的升温注渗工艺 相比,氮离子浓度最大值提高了 5 %~10 %,使用本实施方式工艺处理后的Cr4M〇4V钢轴承 表面的氮浓度深度>30m,远大于单一注渗深度(<Κ)μηι);本实施方式通过将强力喷丸工艺和 升温注渗工艺相结合实现了 1+1>2的表面强化效应;
[0036] 二、本实施方式通过将强力喷丸工艺和升温注渗工艺相结合,提高了 Cr4M〇4V钢 轴承的表面强度、耐蚀性和抗高温过载能力;
[0037] 三、使用本实施方式一种Cr4M〇4V钢轴承强力喷丸和升温注渗复合表面强化方法 处理后得到的碳、氮离子注入后的Cr4Mo4V钢轴承的各项性能与未处理的Cr4Mo4V钢轴承 相比,疲劳寿命提高3倍以上,耐蚀性提高50%,表面硬度提高20%以上,极限承载提高 500MPa,干摩擦系数由0. 8降至0. 2,磨损率为原来25% ;
[0038] 四、本实施方式方法简单,适用于大规模生产。
[0039] 本实施方式适用于对Cr4Mo4V钢轴承进行表面处理。
【具体实施方式】 [0040] 二:本实施方式与一不同点是:步骤一中采用强力喷 丸工艺对Cr4Mo4V钢轴承滚道进行处理,在Cr4Mo4V钢轴承滚道表面形成厚度为600 μ m的 形变强化层。其他步骤与一相同。
【具体实施方式】 [0041] 三:本实施方式与一或二之一不同点是:步骤一中 所述的强力喷丸工艺使用的仪器为机械离心式喷丸机,机械离心式喷丸机的离心速度为 3000r/min,弹丸材质为强化钢丸,弹丸显微硬度为HRC58~HRC63,直径为I. 2mm,喷嘴 到Cr4Mo4V钢轴的距离为400mm,喷丸流量为100kg/min,喷丸速度为150m/s,喷丸时间为 3min,喷射角度为Θ =50°,表面覆盖率为100%。其他步骤与一或二相同。
【具体实施方式】 [0042] 四:本实施方式与一至三之一不同点是:步骤二中所 述的磨削加工的磨削线速度为45m/s,进给速度为2 μ m/s,磨削量为30 μ m。其他步骤与具 体实施方式一至三相同。
【具体实施方式】 [0043] 五:本实施方式与一至四之一不同点是:步骤三①中 将步骤二得到的滚道表面经过强力喷丸和磨削加工处理后的Cr4M〇4V钢轴承放到真空室 试样台上,再抽背底真空至I. 〇 X 10 3Pa,然后通入纯度为99. 99 %的高纯Ar气,调节Ar气 流量,使真空室内气压升至5Pa,再在真空室内气压为5Pa、射频功率为0. 8kW和电压为800V 下进行预派射清洗45min。其他步骤与一至四相同。
[0044]
【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤三②中 将预溅射处理后的Cr4M〇4V钢轴承绕自身轴线匀速旋转的同时,将质量分数为99. 999% 的氮气和质量分数为99. 999%的甲烷同时通入到真空室中,在甲烷与氮气分压比为1:15、 总气压为0. 3Pa的条件下,采用功率为400W的射频激发等离子体,使碳氮等离子体密度为 1.0 X IOwCm3;再在碳氮等离子体密度为1.0 X 10 wCm3、注入电压为40kV和平均注入电流 密度为60 μ A/cm2的条件下,通过调整注入脉冲的频率和占空比利用离子注入过程中的自 加热效应将预溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承温度升至200°C,在200°C下注入处理20h,再在 真空环境下冷却至温度小于50°C,打开真空室,得到碳、氮离子注入后的Cr4M〇4V钢轴承, 即完成一种Cr4M〇4V钢轴承强力喷丸和升温注渗复合表面强化方法。其他步骤与具体实施 方式一至五相同。
【具体实施方式】 [0045] 七:本实施方式与一至六之一不同点是:步骤一中 所述的强力喷丸工艺使用的仪器为机械离心式喷丸机,机械离心式喷丸机的离心速度为 2000r/min~3000r/min,弹丸材质为强化钢丸,弹丸显微硬度为HRC58~HRC63,直径 为1_~I. 2_,喷嘴到Cr4Mo4V钢轴的距离为300_~400_,喷丸流量为50kg/min~ 100kg/min,喷丸速度为100m/s~150m/s,喷丸时间为Imin~3min,喷射角度为Θ = 40°~50°,表面覆盖率为100%。其他步骤与一至六相同。
【具体实施方式】 [0046] 八:本实施方式与一至七之一不同点是:步骤一中 所述的强力喷丸工艺使用的仪器为机械离心式喷丸机,机械离心式喷丸机的离心速度为 3000r/min~5000r/min,弹丸材质为强化钢丸,弹丸显微硬度为HRC58~HRC63,直径为 I. 2mm~2mm,喷嘴到Cr4Mo4V钢轴的距离为400mm~500mm,喷丸流量为100kg/min~ 200kg/min,喷丸速度为15m/s~200m/s,喷丸时间为3min~5min,喷射角度为Θ =50。~ 65°,表面覆盖率为100%。其他步骤与一至七相同。
【具体实施方式】 [0047] 九:本实施方式与一至八之一不同点是:步骤二中所 述的磨削加工的磨削线速度为42m/s,进给速度为1 μ m/s,磨削量为20 μ m。其他步骤与具 体实施方式一至八相同。
【具体实施方式】 [0048] 十:本实施方式与一至九之一不同点是:步骤三②将 预溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承绕自身轴线匀速旋转的同时,将质量分数为99. 999%的氮 气和质量分数为99. 999%的甲烷同时通入到真空室中,在甲烷与氮气分压比为1: (15~ 30)、总气压为0. 3Pa~0. 5Pa的条件下,采用功率为400W~500W的射频激发等离子体,使 碳氮等离子体密度为1.0 X l〇7cm3~1.0 X 10 wCrn3;再在碳氮等离子体密度为1.0 X 10 7 cm3~L 0 X 10 1Q/cm3、注入电压为40kV~50kV和平均注入电流密度为60 μ A/cm2~100 μ A/ cm2的条件下,通过调整注入脉冲的频率和占空比利用离子注入过程中的自加热效应将预 溅射处理后的Cr4Mo4V钢轴承温度升至200 °C~250 °C,在200 °C~250 °C下注入处理20h~ 30h,再在真空环境下冷却至温度小于5