一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明屬于材料熱處理技術領域，特別涉及一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法。

　　【背景技術】

　　[0002]雙相不銹鋼是一類鎳資源節約型不銹鋼，顯微組織中鐵素體與奧氏體的體積比接近1: 1，既具有鐵素體不銹鋼的高強度、耐氯化物應力腐蝕性能，同時具有奧氏體不銹鋼的優良韌性和焊接性，因而被廣泛地應用于船舶、化學品運輸以及石油管道運輸領域。

　　[0003]雙相不銹鋼的顯微組織對其性能有著決定性的影響。不適當的熱處理和熱加工工藝會導致雙相不銹鋼的力學性能和耐蝕性能產生嚴重的惡化。例如，固溶處理溫度過高會導致雙相不銹鋼中鐵素體含量過高并會伴隨嚴重的晶粒長大現象；在650?900°C停留時間過長會導致金屬間相σ相的析出等；雙相不銹鋼經過焊接加工后，熱影響區鐵素體含量過高，晶粒尺寸大，奧氏體含量低，并主要以魏氏奧氏體形式存在，致使熱影響區成為焊接接頭性能最薄弱的區域。因此，在實際生產實踐中，關于雙相不銹鋼的顯微組織的控制與改善一直是一項意義重大的工作。

　　【發明內容】

　　[0004]針對現有技術的不足，本發明提供一種可以顯著改善鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼顯微組織的熱處理工藝方法。采用本發明的熱處理工藝改善了雙相不銹鋼的顯微組織，在控制兩相比例保持近似1:1的情況下，最終獲得一種等軸奧氏體均勻彌散分布在鐵素體基體中的顯微組織。

　　[0005]本發明的鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，按照以下步驟進行:

　　[0006]步驟1:將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至鐵素體單相區溫度(稱為峰值溫度)，保溫5?120min，使鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼原始顯微組織中的奧氏體相完全溶解，得到單相鐵素體組織，再保溫5?30min，使單相鐵素體組織的晶粒增大，得到完全鐵素體化的不銹鋼；

　　[0007]步驟2:采用快速冷卻的技術，以大于等于100°C /s的冷卻速率，將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至雙相區溫度，保溫5?60min，使奧氏體相在鐵素體基體中均勻析出；

　　[0008]步驟3:采用快速冷卻的技術，以大于等于100°C /s的冷卻速率，將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。

　　[0009]其中，在步驟I中，將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至鐵素體單相區溫度1300?1400°C時，鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼原始顯微組織中的奧氏體相向單相鐵素體轉化效果最佳；在步驟2中，快速冷卻至雙相區溫度950?1100°C時，奧氏體相在鐵素體基體中析出效果最佳。

　　[0010]與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是:

　　[0011](I)通過將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至單相區并保溫以實現完全鐵素體化，是本發明獲得等軸奧氏體在鐵素體基體中均勻分布的基礎。在實現完全鐵素體化的過程中，原始的奧氏體相會溶解，鐵素體-奧氏體相界面消失，而鐵素體晶粒尺寸會相應的發生長大(鐵素體晶界面積減小)，總的作用是材料的顯微組織中界面面積大大減少；此外，合金元素在該過程中會充分擴散，均勻的分布在單相鐵素體中。界面面積的減小以及合金元素的均勻分布，為后續奧氏體相重新在鐵素體基體中均勻地析出提供了基礎。

　　[0012](2)以大于100°C /s的冷卻速率將不銹鋼試樣樣從鐵素體單相區快速冷卻至雙相區，為奧氏體相的均勻析出提供了很大的形核驅動力。當材料的溫度從峰值溫度快速降低至雙相區后，在峰值溫度下形成的鐵素體相會失去原有的穩定性，加上合金元素在鐵素體中的過飽和，會導致發生鐵素體向奧氏體的相變。由于采用了超快的冷卻速率，能夠為相變提供很大的過冷度，可以大大提高奧氏體在鐵素體基體中均勻形核的形核率。

　　[0013](3)本發明的熱處理工藝方法中采用了將材料在雙相區進行保溫處理，并且最終以超快冷速將材料冷卻至室溫的工藝，不僅可以有效地獲得在鐵素體基體中均勻分布的等軸奧氏體，還能夠避免雙相不銹鋼中常見有害相的析出，例如σ相等。

　　【附圖說明】

　　[0014]圖1為本發明實施例使用的s3 2205雙相不銹鋼的原始顯微組織。

　　[0015]圖2為采用本發明實施例1熱處理后的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織。

　　[0016]圖3為采用本發明實施例2熱處理后的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織。

　　[0017]圖4為采用本發明實施例3熱處理后的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織。

　　【具體實施方式】

　　[0018]本發明實施例中選用的材料是鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼中一個典型的牌號s32205 雙相不銹鋼，化學成分(mass/% )為:Cr:22.5 ?23.0,N1:5.0 ?6.0,Mo:2.0 ?3.0，Mn:1.0 ?1.5，C:0.02 ?0.03, Si:0.3 ?0.5，P:0.02 ?0.03, S:0.001 ?0.003，余量為

　　Fe0

　　[0019]所使用的熱處理設備為L78RITA全自動相變儀。為避免試樣發生氧化，整個處理過程中試樣都處于N2保護氛圍中。

　　[0020]以下實施例1?3均在進行熱處理工藝前，經過試樣的前處理:采用電火花線切割技術從熱乳態的s3 2205雙相不銹鋼取下Φ3Χ 1mm的圓柱狀試樣，用砂紙將試樣表面打磨光亮，再依次用丙酮、酒精清洗吹干，得到s3 2205雙相不銹鋼試樣。

　　[0021]實施例1

　　[0022]一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，按照以下步驟進行:

　　[0023]步驟1:以100°C /s的加熱速率，將s3 2205雙相不銹鋼試樣加熱至1350°C，保溫15min，使s3 2205雙相不銹鋼試樣原始顯微組織中的奧氏體相完全溶解，得到單相鐵素體組織，再保溫5min，使單相鐵素體組織的晶粒增大，得到完全鐵素體化的不銹鋼；

　　[0024]步驟2:采用快速冷卻的技術，以200°C /s的冷卻速率，將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至950°C，保溫15min，使奧氏體相在鐵素體基體中均勻析出；

　　[0025]步驟3:采用快速冷卻的技術，以200°C /s的冷卻速率，將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。

　　[0026]本實施例使用的s3 2205雙相不銹鋼的初始顯微組織如圖1所示，s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織主要由帶狀組織組成，晶粒尺寸為20?30 μ m ;經過熱處理后，最終得到的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織如圖2所示，從圖中可以看到，s3 2205雙相不銹鋼的原始顯微組織中的帶狀組織被消除，取而代之的是晶粒尺寸大小接近的等軸狀奧氏體均勻的分布在鐵素體基體中的組織，晶粒尺寸為2?5 μπι。

　　[0027]實施例2

　　[0028]一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，按照以下步驟進行:

　　[0029]步驟1:以100°C /s的加熱速率，將s3 2205雙相不銹鋼試樣加熱至1400°C，保溫1mindi s3 2205雙相不銹鋼試樣原始顯微組織中的奧氏體相完全溶解，得到單相鐵素體組織，再保溫5min，使單相鐵素體組織的晶粒增大，得到完全鐵素體化的不銹鋼；

　　[0030]步驟2:采用快速冷卻的技術，以150°C /s的冷卻速率，將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至1100°c，保溫lOmin，使奧氏體相在鐵素體基體中均勻析出；

　　[0031]步驟3:采用快速冷卻的技術，以150°C /s的冷卻速率，將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。

　　[0032]本實施例使用的s3 2205雙相不銹鋼的初始顯微組織如圖1所示，s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織主要由帶狀組織組成，晶粒尺寸為20?30 μ m ;經過熱處理后，最終得到的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織如圖3所示，從圖中可以看到，s3 2205雙相不銹鋼的原始顯微組織中的帶狀組織被消除，取而代之的是晶粒尺寸大小接近的等軸狀奧氏體均勻的分布在鐵素體基體中的組織，晶粒尺寸為2?5 μπι。

　　[0033]實施例3

　　[0034]一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，按照以下步驟進行:

　　[0035]步驟1:以100°C /s的加熱速率，將s3 2205雙相不銹鋼試樣加熱至1350°C，保溫15min，使s3 2205雙相不銹鋼試樣原始顯微組織中的奧氏體相完全溶解，得到單相鐵素體組織，再保溫5min，使單相鐵素體組織的晶粒增大，得到完全鐵素體化的不銹鋼；

　　[0036]步驟2:采用快速冷卻的技術，以250°C /s的冷卻速率，將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至1000°C，保溫lOmin，使奧氏體相在鐵素體基體中均勻析出；

　　[0037]步驟3:采用快速冷卻的技術，以250°C /s的冷卻速率，將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。

　　[0038]本實施例使用的s3 2205雙相不銹鋼的初始顯微組織如圖1所示，s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織主要由帶狀組織組成，晶粒尺寸為20?30 μ m ;經過熱處理后，最終得到的s3 2205雙相不銹鋼的顯微組織如圖4所示，從圖中可以看到，s3 2205雙相不銹鋼的原始顯微組織中的帶狀組織被消除，取而代之的是晶粒尺寸大小接近的等軸狀奧氏體均勻的分布在鐵素體基體中的組織，晶粒尺寸為2?5 μπι。

　　【主權項】

　　1.一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，其特征在于，按照以下步驟進行: 步驟1:將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至鐵素體單相區溫度，保溫5?120min，使鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼原始顯微組織中的奧氏體相完全溶解，得到單相鐵素體組織，再保溫5?30min，使單相鐵素體組織的晶粒增大，得到完全鐵素體化的不銹鋼； 步驟2:采用快速冷卻的技術，以大于等于100°C /s的冷卻速率，將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至雙相區溫度，保溫5?60min，使奧氏體相在鐵素體基體中均勻析出； 步驟3:采用快速冷卻的技術，以大于等于100°C /s的冷卻速率，將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。2.根據權利要求1所述的鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，其特征在于，所述的步驟I中，將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至鐵素體單相區溫度1300?1400°C。3.根據權利要求1所述的鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，其特征在于，所述的步驟2中，快速冷卻至雙相區溫度950?1100°C。

　　【專利摘要】一種鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，屬于材料熱處理技術領域。步驟如下：(1)將鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼加熱至鐵素體單相區溫度后保溫，得到完全鐵素體化的不銹鋼；(2)將完全鐵素體化的不銹鋼快速冷卻至雙相區溫度后保溫；(3)將雙相區保溫結束后的材料快速冷卻至室溫。采取本發明鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理工藝方法，不僅能夠顯著地改善鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的顯微組織，可以有效地獲得在鐵素體基體中均勻分布的等軸奧氏體，還能夠避免雙相不銹鋼中常見有害相的析出。

　　【IPC分類】C21D6/00

　　【公開號】CN105177255

　　【申請號】

　　【發明人】王建軍, 吳天海, 劉春明, 李花兵, 姜周華

　　【申請人】東北大學

　　【公開日】2015年12月23日

　　【申請日】2015年10月15日

　　一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明涉及一種Cr4Mo4V鋼軸承復合表面強化方法。

　　【背景技術】

　　[0002] Cr4M〇4V鋼軸承是目前廣泛應用的高溫軸承，其特點是高溫強度高、抗高溫過載能 力強、強韌性好，使用溫度一般在200°C~350°C之間。航空發動機主軸軸承、燃氣輪機主 軸軸承和航天發動機高溫軸承等重大裝備的關鍵部位都是使用Cr4M〇4V鋼制軸承。提高 Cr4M〇4V鋼軸承疲勞壽命對于增加各類航空器服役壽命和安全性具有重要的意義。

　　[0003] 噴丸是目前廣為采用的一種提高工件疲勞壽命的方法，其原理是利用高速彈丸撞 擊工件表面，形成一個表面應力狀態為壓應力的形變強化層，從而提高工件的疲勞壽命。但 是Cr4M〇4V鋼的三個特點限制了噴丸技術在其軸承上的應用：①、強度高，噴丸形成的形變 強化層淺，表面壓應力幅值小；②、脆性大，噴丸強度過高會導致表面產生微裂紋，反而降低 軸承疲勞壽命；③、表面大尺寸的VC顆粒在彈丸沖擊下可能會發生破裂，導致疲勞壽命降 低。為了避免上述不利因素的影響，軸承滾道噴丸強度必須限制在一定范圍內，這就消弱了 噴丸強化的效果。因此，Cr4M〇4V軸承通過單一的噴丸處理無法得到理想的表面強化延壽 效果，采用多種技術的復合是唯一的選擇。

　　【發明內容】

　　[0004] 本發明的目的是要解決現有單一的噴丸技術無法使Cr4Mo4V鋼軸承有理想的表 面強化延壽效果，而提供一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法。

　　[0005] -種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法，是按以下方法完成 的：

　　[0006] 一、強力噴丸：采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼 軸承滾道表面形成厚度為500 μ m~700 μ m的形變強化層；

　　[0007] 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心 速度為2000r/min~5000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直 徑為1mm~2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為300mm~500mm，噴丸流量為50kg/min~ 200kg/min，噴丸速度為100m/s~200m/s，噴丸時間為Imin~5min，噴射角度為Θ=40°~65。，表面覆蓋率為80%~100%;

　　[0008] 二、對噴丸表面進行磨削加工：對步驟一得到的Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面厚度為 500 μπι~700 μπι的形變強化層進行磨削加工，將Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面粗糙度降至 Ra〈0. 08,得到滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承；

　　[0009] 步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為42m/s~45m/s，進給速度為1 μπι/s~ 2 μ m/s，磨削量為20 μ m~30 μ m ;

　　[0010] 三、升溫注滲處理：

　　[0011] ①、預濺射處理：

　　[0012] 將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承放 到真空室試樣臺上，再抽背底真空至1.0 X 10 4Pa~1.0 X 10 3Pa，然后通入純度為99. 99% 的高純Ar氣，調節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至IPa~10Pa，再在真空室內氣壓為IPa~ 10Pa、射頻功率為0. 5kW~IkW和電壓為500V~1000V下進行預派射清洗30min~60min ;

　　[0013] ②、碳、氮離子注滲：

　　[0014] 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為 99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999 %的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比 為1: (5~30)、總氣壓為0.1 Pa~0. 5Pa的條件下，采用功率為300W~500W的射頻激發 等離子體，使碳氮等離子體密度為1.0 X l〇9/cm3~1.0 X 10 livCm3;再在碳氮等離子體密度 為1.0 X l〇7cm3~1.0 X 10 1Q/cm3、注入電壓為30kV~50kV和平均注入電流密度為30 μ A/ cm2~100 μ A/cm 2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過程中的自 加熱效應將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承溫度升至150°C~250°C，在150°C~250°C下 注入處理IOh~30h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子注 入后的Cr4Mo4V鋼軸承，即完成一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法。

　　[0015] 本發明的優點：

　　[0016] -、本發明利用強力噴丸工藝和升溫注滲工藝這兩種工藝之間的耦合效應實現 了：比單一注滲和強力噴丸工藝有更高的壓應力幅值和深度；與單一強力噴丸工藝相比壓 應力平臺最大值增加 IOOMPa~150MPa，壓應力層深度增加了 100 μπι~200 μπι;比單一升 溫注滲工藝有更高的氮濃度值和深度分布，使用本發明工藝較單一的升溫注滲工藝相比， 氮離子濃度最大值提高了 5%~10%，使用本發明工藝處理后的Cr4M〇4V鋼軸承表面的氮 濃度深度>30 ym，遠大于單一注滲深度(2的表面強化效應；

　　[0017] 二、本發明通過將強力噴丸工藝和升溫注滲工藝相結合，提高了 Cr4M〇4V鋼軸承 的表面強度、耐蝕性和抗高溫過載能力；

　　[0018] 三、使用本發明一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理 后得到的碳、氮離子注入后的Cr4Mo4V鋼軸承的各項性能與未處理的Cr4Mo4V鋼軸承相比， 疲勞壽命提高3倍以上，耐蝕性提高50 %，表面硬度提高20 %以上，極限承載提高500MPa， 干摩擦系數由0. 8降至0. 2,磨損率為原來25% ;

　　[0019] 四、本發明方法簡單，適用于大規模生產。

　　[0020] 本發明適用于對Cr4Mo4V鋼軸承進行表面處理。

　　【附圖說明】

　　[0021] 圖1為Cr4Mo4V鋼軸承的表面殘余應力分布曲線，圖1中1為對比試驗一中使用 升溫注滲工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承表面殘余應力分布曲線，2為對比試驗二中使 用強力噴丸工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承表面殘余應力分布曲線，3為實施例一通過 強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理后得到的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承 的表面殘余應力分布曲線；

　　[0022] 圖2為Cr4Mo4V鋼軸承的表面氮離子分布曲線；圖2中1為對比試驗一中使用升 溫注滲工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承的表面氮離子分布曲線，2為實施例一通過強力 噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理后得到的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承的表 面氮離子分布曲線。

　　【具體實施方式】

　　【具體實施方式】 [0023] 一：本實施方式是一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表 面強化方法是按以下方法完成的：

　　[0024] 一、強力噴丸：采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼 軸承滾道表面形成厚度為500 μ m~700 μ m的形變強化層；

　　[0025] 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心 速度為2000r/min~5000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直 徑為1mm~2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為300mm~500mm，噴丸流量為50kg/min~ 200kg/min，噴丸速度為100m/s~200m/s，噴丸時間為Imin~5min，噴射角度為Θ=40°~65。，表面覆蓋率為80%~100%;

　　[0026] 二、對噴丸表面進行磨削加工：對步驟一得到的Cr4Mo4V鋼軸承滾道表面厚度為 500 μπι~700 μπι的形變強化層進行磨削加工，將Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面粗糙度降至 Ra〈0. 08,得到滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承；

　　[0027] 步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為42m/s~45m/s，進給速度為1 μπι/s~ 2 μ m/s，磨削量為20 μ m~30 μ m ;

　　[0028] 三、升溫注滲處理：

　　[0029]

　　①、預濺射處理：

　　[0030] 將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4Mo4V鋼軸承放 到真空室試樣臺上，再抽背底真空至1.0 X 10 4Pa~1.0 X 10 3Pa，然后通入純度為99. 99% 的高純Ar氣，調節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至IPa~10Pa，再在真空室內氣壓為IPa~ 10Pa、射頻功率為0. 5kW~IkW和電壓為500V~1000V下進行預派射清洗30min~60min ;

　　[0031] ②、碳、氮離子注滲：

　　[0032] 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為 99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999 %的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比 為1: (5~30)、總氣壓為0.1 Pa~0. 5Pa的條件下，采用功率為300W~500W的射頻激發 等離子體，使碳氮等離子體密度為1.0 X l〇9/cm3~1.0 X 10 livCm3;再在碳氮等離子體密度 為1.0 X l〇7cm3~1.0 X 10 1Q/cm3、注入電壓為30kV~50kV和平均注入電流密度為30 μ A/ cm2~100 μ A/cm 2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過程中的自 加熱效應將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承溫度升至150°C~250°C，在150°C~250°C下 注入處理IOh~30h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子注 入后的Cr4Mo4V鋼軸承，即完成一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法。

　　[0033] 本實施方式步驟三②中將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉 的實現很簡單，只要將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承固定在試樣臺上，利用簡單裝置就 能實現預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承繞自身軸線自轉。（詳見專利號為921137176的專 利）。

　　[0034] 本實施方式的優點：

　　[0035] -、本實施方式利用強力噴丸工藝和升溫注滲工藝這兩種工藝之間的耦合效應實 現了：比單一注滲和強力噴丸工藝有更高的壓應力幅值和深度；與單一強力噴丸工藝相比 壓應力平臺最大值增加 IOOMPa~150MPa，壓應力層深度增加了 100 μπι~200 μπι;比單一 升溫注滲工藝有更高的氮濃度值和深度分布，使用本實施方式工藝較單一的升溫注滲工藝 相比，氮離子濃度最大值提高了 5 %~10 %，使用本實施方式工藝處理后的Cr4M〇4V鋼軸承 表面的氮濃度深度>30m，遠大于單一注滲深度(<Κ)μηι);本實施方式通過將強力噴丸工藝和 升溫注滲工藝相結合實現了 1+1>2的表面強化效應；

　　[0036] 二、本實施方式通過將強力噴丸工藝和升溫注滲工藝相結合，提高了 Cr4M〇4V鋼 軸承的表面強度、耐蝕性和抗高溫過載能力；

　　[0037] 三、使用本實施方式一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法 處理后得到的碳、氮離子注入后的Cr4Mo4V鋼軸承的各項性能與未處理的Cr4Mo4V鋼軸承 相比，疲勞壽命提高3倍以上，耐蝕性提高50%，表面硬度提高20%以上，極限承載提高 500MPa，干摩擦系數由0. 8降至0. 2,磨損率為原來25% ;

　　[0038] 四、本實施方式方法簡單，適用于大規模生產。

　　[0039] 本實施方式適用于對Cr4Mo4V鋼軸承進行表面處理。

　　【具體實施方式】 [0040] 二：本實施方式與一不同點是：步驟一中采用強力噴 丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼軸承滾道表面形成厚度為600 μ m的 形變強化層。其他步驟與一相同。

　　【具體實施方式】 [0041] 三：本實施方式與一或二之一不同點是：步驟一中 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心速度為 3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑為I. 2mm，噴嘴 到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm，噴丸流量為100kg/min，噴丸速度為150m/s，噴丸時間為 3min，噴射角度為Θ=50°，表面覆蓋率為100%。其他步驟與一或二相同。

　　【具體實施方式】 [0042] 四：本實施方式與一至三之一不同點是：步驟二中所 述的磨削加工的磨削線速度為45m/s，進給速度為2 μ m/s，磨削量為30 μ m。其他步驟與具 體實施方式一至三相同。

　　【具體實施方式】 [0043] 五：本實施方式與一至四之一不同點是：步驟三①中 將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承放到真空室 試樣臺上，再抽背底真空至I. 〇 X 10 3Pa，然后通入純度為99. 99 %的高純Ar氣，調節Ar氣 流量，使真空室內氣壓升至5Pa，再在真空室內氣壓為5Pa、射頻功率為0. 8kW和電壓為800V 下進行預派射清洗45min。其他步驟與一至四相同。

　　[0044]

　　【具體實施方式】六：本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同點是：步驟三②中 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為99. 999% 的氮氣和質量分數為99. 999%的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比為1:15、 總氣壓為0. 3Pa的條件下，采用功率為400W的射頻激發等離子體，使碳氮等離子體密度為 1.0 X IOwCm3;再在碳氮等離子體密度為1.0 X 10 wCm3、注入電壓為40kV和平均注入電流 密度為60 μ A/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過程中的自 加熱效應將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承溫度升至200°C，在200°C下注入處理20h，再在 真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承， 即完成一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法。其他步驟與具體實施 方式一至五相同。

　　【具體實施方式】 [0045] 七：本實施方式與一至六之一不同點是：步驟一中 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心速度為 2000r/min~3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑 為1_~I. 2_，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為300_~400_，噴丸流量為50kg/min~ 100kg/min，噴丸速度為100m/s~150m/s，噴丸時間為Imin~3min，噴射角度為Θ=40°~50°，表面覆蓋率為100%。其他步驟與一至六相同。

　　【具體實施方式】 [0046] 八：本實施方式與一至七之一不同點是：步驟一中 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心速度為 3000r/min~5000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑為 I. 2mm~2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm~500mm，噴丸流量為100kg/min~ 200kg/min，噴丸速度為15m/s~200m/s，噴丸時間為3min~5min，噴射角度為Θ=50。~ 65°，表面覆蓋率為100%。其他步驟與一至七相同。

　　【具體實施方式】 [0047] 九：本實施方式與一至八之一不同點是：步驟二中所 述的磨削加工的磨削線速度為42m/s，進給速度為1 μ m/s，磨削量為20 μ m。其他步驟與具 體實施方式一至八相同。

　　【具體實施方式】 [0048] 十：本實施方式與一至九之一不同點是：步驟三②將 預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為99. 999%的氮 氣和質量分數為99. 999%的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比為1: (15~ 30)、總氣壓為0. 3Pa~0. 5Pa的條件下，采用功率為400W~500W的射頻激發等離子體，使 碳氮等離子體密度為1.0 X l〇7cm3~1.0 X 10 wCrn3;再在碳氮等離子體密度為1.0 X 10 7 cm3~L 0 X 10 1Q/cm3、注入電壓為40kV~50kV和平均注入電流密度為60 μ A/cm2~100 μ A/ cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過程中的自加熱效應將預 濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承溫度升至200 °C~250 °C，在200 °C~250 °C下注入處理20h~ 30h，再在真空環境下冷卻至溫度小于5

　　0°C，打開真空室，得到碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V 鋼軸承，即完成一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法。其他步驟與 一至九相同。

　　[0049] 采用以下試驗驗證本發明的有益效果：

　　[0050] 對比試驗一：采用升溫注滲工藝對Cr4M〇4V鋼軸承進行處理是按以下步驟完成 的：

　　[0051] -、預濺射處理：

　　[0052] 將Cr4M〇4V鋼軸承放到真空室試樣臺上，再抽背底真空至1. 0 X 10 3Pa，然后通入 純度為99. 99 %的高純Ar氣，調節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至5Pa，再在真空室內氣壓 為5Pa、射頻功率為0. 8kW和電壓為800V下進行預濺射清洗45min ;

　　[0053] 二、碳、氮離子注滲：

　　[0054] 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為 99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999 %的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比 為1:15、總氣壓為0. 3Pa的條件下，采用功率為400W的射頻激發等離子體，使碳氮等離子 體密度為1.0 X IOwCm3;再在碳氮等離子體密度為1.0 X 10 wCm3、注入電壓為40kV和平均 注入電流密度為60 μ A/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過 程中的自加熱效應將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承溫度升至200°C，在200°C下注入處理 20h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到升溫注滲工藝處理后得到的 Cr4Mo4V鋼軸承。

　　[0055] 對比試驗二：采用強力噴丸工藝對Cr4M〇4V鋼軸承進行處理是按以下步驟完成 的：

　　[0056] 采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼軸承滾道表面 形成厚度為60()μηι的形變強化層，得到強力噴丸工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸；

　　[0057] 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心 速度為3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑為I. 2mm，噴 嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm，噴丸流量為100kg/min，噴丸速度為150m/s，噴丸時間為 3min，噴射角度為Θ=50°，表面覆蓋率為100%。

　　[0058] 實施例一：一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法，是按以 下方法完成的：

　　[0059] 一、強力噴丸：采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼 軸承滾道表面形成厚度為600 μ m的形變強化層；

　　[0060] 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸機的離心 速度為3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑為I. 2mm，噴 嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm，噴丸流量為100kg/min，噴丸速度為150m/s，噴丸時間為 3min，噴射角度為Θ=50°，表面覆蓋率為100% ;

　　[0061] 二、對噴丸表面進行磨削加工：對步驟一得到的Cr4Mo4V鋼軸承滾道表面厚度為 600 μ m的形變強化層進行磨削加工，將Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面粗糙度降至Ra〈0. 08,得到 滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4Mo4V鋼軸承；

　　[0062] 步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為45m/s，進給速度為2 μπι/s，磨削量為 30 μ m ；

　　[0063] 三、升溫注滲處理：

　　[0064] ①、預濺射處理：

　　[0065] 將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4Mo4V鋼軸承放 到真空室試樣臺上，再抽背底真空至1.0 X 10 3Pa，然后通入純度為99. 99%的高純Ar氣，調 節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至5Pa，再在真空室內氣壓為5Pa、射頻功率為0. 8kW和電 壓為800V下進行預派射清洗45min ;

　　[0066] ②、碳、氮離子注滲：

　　[0067] 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為 99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999 %的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比 為1:15、總氣壓為0. 3Pa的條件下，采用功率為400W的射頻激發等離子體，使碳氮等離子 體密度為1.0 X IOwCm3;再在碳氮等離子體密度為1.0 X 10 wCm3、注入電壓為40kV和平均 注入電流密度為60 μ A/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過 程中的自加熱效應將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承溫度升至200°C，在200°C下注入處理 20h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V 鋼軸承，即完成一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法。

　　[0068] 圖1為Cr4Mo4V鋼軸承的表面殘余應力分布曲線，圖1中1為對比試驗一中使用 升溫注滲工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承表面殘余應力分布曲線，2為對比試驗二中使 用強力噴丸工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承表面殘余應力分布曲線，3為實施例一通過 強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理后得到的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承 的表面殘余應力分布曲線；

　　[0069] 由1圖可知，采用實施例--種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強 化方法處理后的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承的殘余應力的最大值與對比試驗二 采用單一的強力噴丸工藝得到的Cr4Mo4V鋼軸承的殘余應力的最大值增加了 IOOMPa~ 150MPa，殘余應力深度增加了 100 μπι~200 μπι，采用實施例--種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴 丸和升溫注滲復合表面強化方法處理后的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承有更高的氮 濃度值和深度分布，與對比試驗二采用單一的強力噴丸工藝得到的Cr4M〇4V鋼軸承相比， 氮離子濃度最大值提高了 5%~10%，使用實施例--種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫 注滲復合表面強化方法處理后的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承表面的氮濃度深度> 30 μ m，遠大于對比試驗二中采用的單一的強力噴丸工藝得到的Cr4Mo4V鋼軸承的10 μ m的 注滲深度，實施例一將強力噴丸工藝和升溫注滲工藝相結合，實現了 1+1 > 2的表面強化效 應。

　　[0070] 圖2為Cr4Mo4V鋼軸承的表面氮離子分布曲線；圖2中1為對比試驗一中使用升 溫注滲工藝處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承的表面氮離子分布曲線，2為實施例一通過強力 噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理后得到的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承的表 面氮離子分布曲線。

　　[0071] 從圖2可知，米用實施例 種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強 化方法處理后的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承的氮離子濃度最大值較對比試驗一采 用單一的升溫注滲工藝對Cr4M〇4V鋼軸承進行處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承的氮離子濃度 最大值提高了 5%~10% ;采用實施例一一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表 面強化方法處理后的碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承的氮濃度深度> 30 μ m，遠大于對 比試驗一采用單一的升溫注滲工藝對Cr4M〇4V鋼軸承進行處理后得到的Cr4M〇4V鋼軸承的 10 μ m的氮濃度深度。

　　[0072] 使用實施例--種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法處理 后得到的碳、氮離子注入后的Cr4Mo4V鋼軸承的各項性能與未處理的Cr4Mo4V鋼軸承相比， 疲勞壽命提高3倍以上，耐蝕性提高50 %，表面硬度提高20 %以上，極限承載提高500MPa， 干摩擦系數由0. 8降至0. 2,磨損率為原來25%。

　　[0073] 實施例一的方法簡單，適用于大規模生產。

　　【主權項】

　　1. 一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法，其特征在于一種 Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法是按以下方法完成的： 一、 強力噴丸：采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼軸承 滾道表面形成厚度為500ym~700ym的形變強化層； 所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心式噴丸

　　機的離心速度 為2000r/min~5000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63,直徑為 1mm~2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為300_~500_，噴丸流量為50kg/min~200kg/ min，噴丸速度為100m/s~200m/s，噴丸時間為Imin~5min，噴射角度為0=40°~ 65°，表面覆蓋率為80%~100%; 二、 對噴丸表面進行磨削加工：對步驟一得到的Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面厚度為 500ym~700ym的形變強化層進行磨削加工，將Cr4M〇4V鋼軸承滾道表面粗糙度降至 Ra〈0. 08,得到滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承； 步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為42m/s~45m/s，進給速度為Iym/s~ 2ym/s，磨削量為20ym~30ym; 三、 升溫注滲處理： ① 、預濺射處理： 將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后的Cr4M〇4V鋼軸承放到真 空室試樣臺上，再抽背底真空至I.OX10 4Pa~I.OX10 3Pa，然后通入純度為99. 99%的高 純Ar氣，調節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至IPa~10Pa，再在真空室內氣壓為IPa~ 10Pa、射頻功率為0. 5kW~IkW和電壓為500V~1000V下進行預派射清洗30min~60min; ② 、碳、氮離子注滲： 將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時，將質量分數為 99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999 %的甲烷同時通入到真空室中，在甲烷與氮氣分壓比 為1: (5~30)、總氣壓為0.IPa~0. 5Pa的條件下，采用功率為300W~500W的射頻激發 等離子體，使碳氮等離子體密度為1.0X109/cm3~1.0X10livCiii3;再在碳氮等離子體密度 為I.OXIOVcm3~I.OX10wCrn3、注入電壓為30kV~50kV和平均注入電流密度為30yA/ cm2~100yA/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子注入過程中的自 加熱效應將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承溫度升至150°C~250°C，在150°C~250°C下 注入處理IOh~30h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子注 入后的Cr4Mo4V鋼軸承，S卩完成一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法。2. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟一中采用強力噴丸工藝對Cr4Mo4V鋼軸承滾道進行處理，在Cr4Mo4V鋼 軸承滾道表面形成厚度為600ym的形變強化層。3. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟一中所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心 式噴丸機的離心速度為3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為HRC58~HRC63， 直徑為I. 2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm，噴丸流量為100kg/min，噴丸速度為 150m/s，噴丸時間為3min，噴射角度為0=50°，表面覆蓋率為100%。4. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為45m/s，進給速度為2ym/s，磨削 量為30ym。5. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化 方法，其特征在于步驟三①中將步驟二得到的滾道表面經過強力噴丸和磨削加工處理后 的Cr4M〇4V鋼軸承放到真空室試樣臺上，再抽背底真空至I.OX10 3Pa，然后通入純度為 99. 99%的高純Ar氣，調節Ar氣流量，使真空室內氣壓升至5Pa，再在真空室內氣壓為5Pa、 射頻功率為0. 8kW和電壓為800V下進行預濺射清洗45min。6. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟三②中將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同 時，將質量分數為99. 999%的氮氣和質量分數為99. 999%的甲烷同時通入到真空室中，在 甲烷與氮氣分壓比為1:15、總氣壓為0. 3Pa的條件下，采用功率為400W的射頻激發等離子 體，使碳氮等離子體密度為I.OXIOwcm3;再在碳氮等離子體密度為1. 0X10 ^cm3、注入電 壓為40kV和平均注入電流密度為60iiA/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比 利用離子注入過程中的自加熱效應將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承溫度升至200°C，在 200°C下注入處理20h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室，得到碳、氮離子 注入后的Cr4M〇4V鋼軸承，即完成一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化 方法。7. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟一中所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心 式噴丸機的離心速度為2000r/min~3000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為 HRC58~HRC63,直徑為1_~I. 2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為300_~400mm，噴丸 流量為50kg/min~100kg/min，噴丸速度為100m/s~150m/s，噴丸時間為Imin~3min，噴 射角度為9=40°~50°，表面覆蓋率為100%。8. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟一中所述的強力噴丸工藝使用的儀器為機械離心式噴丸機，機械離心 式噴丸機的離心速度為3000r/min~5000r/min，彈丸材質為強化鋼丸，彈丸顯微硬度為 HRC58~HRC63,直徑為I. 2mm~2mm，噴嘴到Cr4Mo4V鋼軸的距離為400mm~500mm，噴丸 流量為l〇〇kg/min~200kg/min，噴丸速度為15m/s~200m/s，噴丸時間為3min~5min，噴 射角度為9=50°~65°，表面覆蓋率為100%。9. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟二中所述的磨削加工的磨削線速度為42m/s，進給速度為Iym/s，磨削 量為20ym。10. 根據權利要求1所述的一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方 法，其特征在于步驟三②將預濺射處理后的Cr4Mo4V鋼軸承繞自身軸線勻速旋轉的同時， 將質量分數為99. 999 %的氮氣和質量分數為99. 999%的甲烷同時通入到真空室中，在甲 烷與氮氣分壓比為1: (15~30)、總氣壓為0. 3Pa~0. 5Pa的條件下，采用功率為400W~ 500W的射頻激發等離子體，使碳氮等離子體密度為1. 0Xl〇7cm3~1. 0X10 "cm3;再在碳 氮等離子體密度為1.0XlOVcm3~1.0X10wCiii3、注入電壓為40kV~50kV和平均注入電 流密度為60yA/cm2~100yA/cm2的條件下，通過調整注入脈沖的頻率和占空比利用離子 注入過程中的自加熱效應將預濺射處理后的Cr4M〇4V鋼軸承溫度升至200°C~250°C，在 200°C~250°C下注入處理20h~30h，再在真空環境下冷卻至溫度小于50°C，打開真空室， 得到碳、氮離子注入后的Cr4M〇4V鋼軸承，即完成一種Cr4M〇4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲 復合表面強化方法。

　　【專利摘要】一種Cr4Mo4V鋼軸承強力噴丸和升溫注滲復合表面強化方法，它涉及一種Cr4Mo4V鋼軸承復合表面強化方法。本發明的目的是要解決現有單一的噴丸技術無法使Cr4Mo4V鋼軸承有理想的表面強化延壽效果。方法：一、強力噴丸；二、對噴丸表面進行磨削加工；三、升溫注滲處理。使用本發明方法處理后的Cr4Mo4V鋼軸承與未處理的Cr4Mo4V鋼軸承相比，疲勞壽命提高3倍以上，耐蝕性提高50％，表面硬度提高20％以上，極限承載提高500MPa，干摩擦系數由0.8降至0.2，磨損率為原來25％。本發明適用于對Cr4Mo4V鋼軸承進行表面處理。

　　【IPC分類】C21D7/06, C23C14/02, C23C14/48

　　【公開號】CN105177256

　　【申請號】

　　【發明人】唐光澤, 馬欣新, 王黎欽, 吳廷寶, 楊樹新, 蔣瑞秋

　　【申請人】哈爾濱工業大學

　　【公開日】2015年12月23日

　　【申請日】2015年8月31日