[发明专利]一种奥氏体钢的强化方法及其应用

说明书

本发明公开了一种奥氏体钢的强化方法及其应用，属于金属加工技术领域。本发明提供的强化方法包括以下步骤：将奥氏体钢同时进行固溶和渗氮处理，然后进行时效处理，得到强化后的奥氏体钢。本发明的强化方法通过对奥氏体钢同时进行固溶和渗氮处理，可以有效改善奥氏体钢的表层结构，得到的氮化层能够有效提高奥氏体钢的表面硬度，提高耐磨性，且本发明提供的强化方法无需进行镀铬处理，即可得到表面硬度高、耐磨性好的奥氏体钢，且工艺流程简单，产品合格率高，有利于节约成本。

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，尤其涉及一种奥氏体钢的强化方法及其应用。

背景技术

气门是内燃发动机的配气机构的关键部件之一，需在高温冷热高周疲劳，重载荷冲击磨损和热冲蚀摩擦磨损等恶劣工况服役，需要用高温合金钢来制造。现有技术中制备气门的常见加工流程有：电镦、热锻成型、固溶处理、时效处理、抛丸(去氧化皮)、粗机加工、校直、精磨机加工、气门杆镀铬或氮化等。可见，现有技术中的气门加工环节很多，加工成本高；另外，加工环节多也意味着产品不良率增高。这些都造成气门成本增高，降低市场竞争力。此外，加工流程中最后的气门杆镀铬或液体氮化还会对环境造成污染。对于高温合金钢大多用为奥氏体热强钢，低温氮化很难实现，目前只能用镀铬来提高气门杆表面的耐磨问题，但目前欧盟国家正规划取消进口电镀铬产品。因此，寻找一种简便易行、低成本的方法对奥氏体热强钢进行强化处理，得到表面硬度高、耐磨性好的奥氏体热强钢是目前急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种奥氏体钢的强化方法，所述方法无需进行镀铬处理，即可得到表面硬度高、耐磨性好的奥氏体钢，且工艺流程简单，产品合格率高，有利于节约成本。

本发明的目的之二在于提供一种上述强化方法在制备气门中的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面提供了一种奥氏体钢的强化方法，其特征在于，包括以下步骤：将奥氏体钢同时进行固溶和渗氮处理，然后进行时效处理，得到强化后的奥氏体钢。

优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的温度为1000～1300℃；进一步优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的温度为1100～1150℃；更进一步优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的温度为1100～1130℃。

优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的时间为80～180min；进一步优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的时间为90～150min；更进一步优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理的时间为100～120min。

优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理在含有还原性气体的氮气中进行。

优选的，所述还原性气体包括氢气、一氧化碳、硫化氢或甲烷中的至少一种；进一步优选的，所述还原性气体包括氢气、一氧化碳或其组合；更进一步优选的，所述还原性气体选自氢气。

优选的，所述还原性气体在氮气中的体积分数为3～8％；进一步优选的，所述还原性气体在氮气中的体积分数为4～7％；更进一步优选的，所述还原性气体在氮气中的体积分数为5～6％。

优选的，所述强化方法中，固溶和渗氮处理时奥氏体钢间不相互接触。

若固溶和渗氮处理时奥氏体钢间相互接触(如相互堆压)，会导致奥氏体钢的扭曲变形，增大后续的校直工作量。

优选的，所述强化方法中，时效处理的温度为720～780℃；进一步优选的，所述强化方法中，时效处理的温度为740～760℃；更进一步优选的，所述强化方法中，时效处理的温度为745～755℃。

优选的，所述强化方法中，时效处理的时间为2～5h；进一步优选的，所述强化方法中，时效处理的时间为3～4h；更进一步优选的，所述强化方法中，时效处理的时间为3.2～4h。