[发明专利]一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元共渗剂，具体涉及一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，本发明还涉及该共渗剂的制备方法。

背景技术

H13钢是常用于制造镁合金压铸模具的材料，在现代工业中得到广泛应用。模具直接关系到产品的质量、性能、生产率及成本，而模具的质量与使用寿命与制造模具的钢材及工艺有直接的关系。压铸是一种高效益、高效率无切削金属热加工成形方法。目前，压铸零件已在各个工业部门的许多产品中得到了广泛的应用。由于压铸生产的工作原理—在压铸过程中，压铸模直接与高温、高压、高速的金属液相接触，一方面它要受到金属液的直接冲刷、磨损、高温氧化和各种腐蚀;另一方面由于生产的高效率，模具的温度升高和下降非常激烈，并形成周期性的变化，造成压铸模工作在极其恶劣的环境下，易产生热疲劳和热熔损失效，由于上述原因，要求压铸模表面具有良好的使用性能和工艺性能。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，主要应用于在高温、高压下使用的模具钢，表面硬度要求较高、耐热疲劳性较好；目的是提高模具的耐磨性、抗高温氧化性、热疲劳性。

本发明提供的一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，采用15%的碳酸稀土进行催渗可以提高渗层厚度和表面组织性能，通过采用硼氮碳共渗（RE-BNC）、两次氮碳共渗（RE-NC），来提高模具钢的表面性能。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，包括渗剂和催渗剂，其特征在于：渗剂包括木炭、活性炭、尿素、无水硼砂；催渗剂包括碳酸钠、氯化铵、碳酸稀土混合物、铝粉。

进一步地，所述碳酸稀土混合物包括：

La₂(CO₃)₃-1    45-65%，

Ce₂(CO₃)₃-01   35-55%；

其中：稀土La₂(CO₃)₃-1成分为： TREO不小于45

                        La₂O₃/REO不小于99

                       稀土杂质/REO不小于1.0

 稀土Ce₂(CO₃)₃-01成分为：    TREO不小于45

                        CeO₂/REO不小于99

                        稀土杂质/REO不小于1.0

TREO为稀土氧化物总量，REO为稀土元素氧化物。

本发明提供的一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：硼碳氮共渗：包括高温共渗：930℃×4h(RE-BNC共渗)→1020℃×20min（淬火）→600℃×30min（回火）；

该阶段的配比：   20-30%木炭与活性炭的混合物

20-30%尿素

20-30%硼砂 

6-8%碳酸钠 

10-20%碳酸稀土混合物

1-2%氯化铵

1-2%铝粉

具体的操作步骤为：

（1）渗剂粉碎成1-2mm的颗粒，在搅拌器中搅拌均匀，然后装箱；

（2）工件装箱前，用清洗剂清理表面油污，再用热水将工件表面清洗、烘干；

（3）渗剂铺满箱体底部、压实，渗剂厚度30-40mm；

（4）工件放置在箱体中间部位，搬运工件时，不能用手直接接触工件表面，防止工件表面二次污染，工件周围用渗剂填满、压实，工件与箱壁间距不小于20mm；

（5）工件顶部用渗剂覆盖、压实，工件与箱盖间距不小于40mm，但箱盖与渗剂之间不能有间隙，必须填满压实后，才能封盖；

（6）加热速度控制在80-100℃/h，保温时间：5 min / mm（工件有效厚度）；

（7）工件淬火时，将工件从箱内快速取出，最低淬火温度不小于980℃，冷却至80-100℃，立即回火；

（8）回火时，加热速度控制在60-80℃/h，600℃保温30min，随炉冷却。

第二步：氮碳共渗：包括低温共渗：550℃×4h→随炉冷却；