[发明专利]热处理球墨铸铁最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁

说明书

本申请公开了用于热处理球墨铸铁的表面、具体为热处理球墨铸铁的最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁。该方法可包括用于形成铁氧体的第一热处理和用于氧氮化的第二热处理。热处理的球墨铸铁包含氧化层和厚度为约15～30μm的化合物层，化合物层可以是均匀的。热处理的方法可以降低球墨铸铁最上表面的珠光体份数并通过形成铁氧体而提高铁氧体份数，从而在氧氮化热处理期间形成厚度为约15～30μm的化合物层。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2019年1月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0001485号的优先权，其公开内容整体并入本文以作参考。

技术领域

本发明涉及热处理球墨铸铁的表面例如热处理球墨铸铁的最上表面的方法和由其热处理的球墨铸铁。具体地，该方法可包括对球墨铸铁的最上表面的氧氮化热处理(第二热处理)。

背景技术

为了确保耐磨性和强度，已经对用作汽车多种部件的钢材进行了各种表面处理，例如高频、氧氮化和磷酸盐涂层。

例如，氧氮化热处理是通过在高温气氛中将氮[N]引入材料中以产生氮化物、然后喷洒水蒸气以在化合物层的最上表面上形成氧化层来提高耐磨性和耐腐蚀性的热处理。

作为确保耐久性和耐磨性的热处理，经常对普通碳钢进行氧氮化热处理，但是氧氮化热处理尚未很好地应用于球墨铸铁，尽管也需要应用氧氮化热处理来确保耐磨性等等。这是因为球墨铸铁不仅包含比常规碳钢更多的硅(Si)，而且具有60％或更多的珠光体份数。具体地，尽管珠光体部分有高韧性和拉伸强度，但当在球墨铸铁上进行氧氮化热处理时，由于球墨铸铁表面上的珠光体而不利地形成化合物层，使得由于化合物层的厚度形成为与常规碳钢相比在1/2至1/3的水平，而不能表现出表面处理效果。

发明内容

在优选的方面，提供通过执行氧氮化热处理同时降低球墨铸铁最上表面的珠光体份数来形成具有预定或更大厚度的化合物层的方法。

如本文所用的术语“球墨铸铁”是指包含石墨(例如，球状石墨、类球状或球形石墨)作为碳源之一的铸铁或铸铁合金。术语“球墨铸铁”可以与延性铸铁(ductile castiron)互换使用，从而具有与延性铁相同的等级、机械和化学性能。例如，球墨铸铁可适当地包含含量为组合物总重量的约3.2～3.60wt％的碳以及其他成分，例如硅、锰、镁、磷、硫和/或铜，余量为铁。

如本文所用的术语“最上表面”是指表面区域及其下部，其可包括从表面至预定深度的空间/区域，优选从露出的表面到至多约50、100或200μm深度，更典型为从露出的表面到至多约100μm深度。

在一方面，提供一种用于热处理球墨铸铁的表面、特别是球墨铸铁的最上表面的方法。该方法可包括对所述球墨铸铁进行第一热处理以形成铁氧体，和进行第二热处理以使所述球墨铸铁氧氮化。

如本文所用的术语“球墨铸铁”是一种也称为延性铁或延性铸铁的铁，并且在高倍率(例如100x或倍率)下其中的石墨可能看起来像球或小瘤。

如本文所用的术语“氧氮化”是指用于氮化和氧化(使氧化)的工序，其可以是组合的或者是单独的顺序工序。优选地，氧氮化可包括分别的氮化和氧化的顺序工序。

如本文所用的术语“氮化”或“氮碳共渗”是指使用等离子体的气体、盐或氮媒介通过热处理在金属(例如金属合金、钢或铸铁)表面上扩散氮的工序。优选地，可以在高温下，例如在高于约500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃的温度下，或者通过施加热量，通过使用富氮气体(例如NH₃)来执行氮化工序，以形成氮化物层。