專利名稱：用來熱處理由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件的方法和由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來熱處理由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件的方法，在此熱處理包括構(gòu)件的通透淬硬、構(gòu)件的表面層硬化，和構(gòu)件的退火，在此通透淬硬包括加熱構(gòu)件到在上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的硬化溫度、保持構(gòu)件在此硬化溫度下和對(duì)構(gòu)件淬火，在此表面層硬化在至少一種擴(kuò)散元素的作用下進(jìn)行，包括加熱構(gòu)件到擴(kuò)散溫度、保持構(gòu)件在此擴(kuò)散溫度下和冷卻構(gòu)件，并作為等離子體離子硬化實(shí)施，和在此退火包括一次或多次加熱構(gòu)件到在下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac1以下的退火溫度、保持構(gòu)件在退火溫度下和冷卻構(gòu)件以及選擇性地低溫冷凍。
此外本發(fā)明還涉及由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件，鋼已經(jīng)經(jīng)過了熱處理，熱處理包括構(gòu)件的通透淬硬、構(gòu)件的表面層硬化和構(gòu)件的退火。
背景技術(shù)：
熱和機(jī)械高載荷的構(gòu)件，如滾動(dòng)軸承的軸承部件，其用于支承鋼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或氣體渦輪機(jī)的主軸，至少由一種通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成和在制備時(shí)用合適的熱處理調(diào)節(jié)成以后的使用目的。各自的工件，以下稱為構(gòu)件，應(yīng)在高強(qiáng)度時(shí)不僅具有高的韌性而且具有高的耐磨性。為了達(dá)到該目的，這種構(gòu)件的熱處理通常包括通透淬硬、表面層硬化和隨后的構(gòu)件的退火，在此通透淬硬和表面層硬化的順序可以是不同的。
通常稱為硬化的構(gòu)件的通透淬硬是一種純粹的熱工藝方法。硬化或通透淬硬包括加熱構(gòu)件到在鋼的上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3的911℃以上的硬化溫度、保持構(gòu)件在這個(gè)硬化溫度下和隨后對(duì)構(gòu)件淬火。在此構(gòu)件的加熱在時(shí)間上是這樣控制的，即在整個(gè)構(gòu)件中調(diào)節(jié)盡可能均勻的溫度上升和從而避免構(gòu)件的變形。
硬化溫度是所謂的奧氏體化溫度，在該溫度下立方體心的鐵氧體很大程度上完全轉(zhuǎn)變成立方面心的奧氏體以及在起始材料中以碳化物結(jié)合的碳分解成原子碳。在高合金鋼時(shí)硬化溫度通常為1050-1230℃，在硬化溫度下的保持時(shí)間可以為0.5-3小時(shí)。
構(gòu)件的淬火以超過各種鋼型的臨界冷卻速度的速度進(jìn)行。這樣整個(gè)構(gòu)件就具有馬氏體的組織結(jié)構(gòu)，這會(huì)帶來硬度顯著增大到超過60HRC直至通常的最大64HRC。
硬化之后可能還可以進(jìn)行低溫處理，例如以構(gòu)件冷卻到直至-190℃的形式，這樣存在的剩余奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體。通過硬化在構(gòu)件中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在通常的情況下在邊緣為張應(yīng)力和在構(gòu)件的芯部中為壓應(yīng)力。然而在構(gòu)件表面層中的張應(yīng)力具有缺點(diǎn)，因?yàn)檫@通過在操作時(shí)出現(xiàn)的張應(yīng)力被增強(qiáng)，以致于促進(jìn)了裂紋形成和裂紋擴(kuò)展，和從而構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度，特別是在振動(dòng)載荷時(shí)減小。
與此相反，構(gòu)件的表面層硬化是一種熱化學(xué)方法。在此所涉及到的構(gòu)件在加熱和保持在擴(kuò)散溫度下處于固態(tài)的、液態(tài)的或氣態(tài)介質(zhì)或等離子體下，其含有擴(kuò)散元素，如碳、氮或由兩種元素構(gòu)成的混合物，其在這些條件下擴(kuò)散入構(gòu)件的表面層中部與后面的冷卻聯(lián)合導(dǎo)致構(gòu)件的表面層硬化。
在應(yīng)用碳(滲碳，增碳)和主要含有碳的由碳和氮構(gòu)成的混合物(碳氮化)作為擴(kuò)散元素時(shí)，擴(kuò)散溫度為850-980℃的范圍，與此相反，在應(yīng)用氮(滲氮)和主要含有氮的由氮以及碳構(gòu)成的混合物(氮碳化)作為擴(kuò)散元素時(shí)，擴(kuò)散溫度為500-580℃范圍。
在以等離子體離子硬化形式的表面層硬化中，通過在處理爐的外殼和構(gòu)件之間施加電壓與輝光放電相結(jié)合，由擴(kuò)散元素的正電荷離子生成等離子體和在構(gòu)件表面上射擊。這樣首先清潔了構(gòu)件的表面，隨后附加地加熱構(gòu)件的表面層，和增強(qiáng)了擴(kuò)散元素向表面層的擴(kuò)散。通過控制輝光放電的電壓，擴(kuò)散元素對(duì)表面層的富集可以精確計(jì)量。這是具有意義的，因?yàn)楸砻鎸舆^于強(qiáng)烈的富集導(dǎo)致形成外來碳化物或外來氮化物，其結(jié)果是構(gòu)件的強(qiáng)度和耐腐蝕性減小。
在用氮等離子體離子硬化(等離子體滲氮)時(shí)，擴(kuò)散溫度典型地為350-600℃，與此相反，在用碳作為擴(kuò)散元素時(shí)，擴(kuò)散溫度為700-1000℃。通過表面硬化處理而可達(dá)到的硬度為直至66HRC。在通常情況下在表面層硬化后在構(gòu)件的邊緣區(qū)域有壓內(nèi)應(yīng)力和在構(gòu)件的芯部處有張內(nèi)應(yīng)力，由此在振動(dòng)負(fù)荷時(shí)給出更高的容許載荷。然而迄今可達(dá)到的表面層的硬化的深度最大為0.2mm是較小的，在此這通過大部分實(shí)施的機(jī)械最終加工，如研磨，還可進(jìn)一步地減小。在擴(kuò)散溫度下的保持時(shí)間可以為0.5-4小時(shí)。
構(gòu)件的退火大多作為在通透淬硬和表面層硬化后的最后的操作步驟進(jìn)行和包括必要時(shí)多次加熱構(gòu)件到在鋼的下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac1以下的退火溫度，保持構(gòu)件在該退火溫度下，和隨后冷卻構(gòu)件。這樣引起馬氏體組織結(jié)構(gòu)的改變，這導(dǎo)致主要在通透淬硬時(shí)產(chǎn)生的脆性和內(nèi)應(yīng)力的降低，和從而導(dǎo)致構(gòu)件的韌度提高。對(duì)于高合金鋼，退火溫度為500-600℃。在退火溫度下的保持時(shí)間為約1-2小時(shí)。通過退火而起作用的硬度減少根據(jù)鋼的種類為1-5HRC。
關(guān)于用來熱處理鋼的熱和熱化學(xué)方法的進(jìn)一步信息可從有關(guān)的DIN-標(biāo)準(zhǔn)和BOSCH的汽車技術(shù)袖珍本，24.Auflage，第304頁起的熱處理章中獲取。
在DE 40 33 706 C2中，為了提高耐腐蝕性，在由鋼構(gòu)成的構(gòu)件的表面硬化處理時(shí)通過氮取代碳作為對(duì)象，描述了一種用于熱處理的方法，其由在下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac1以上的擴(kuò)散溫度用氮表面硬化處理表面層、隨后直接硬化和最后的退火構(gòu)成。在上下文中直接硬化的意思是，在表面硬化處理和硬化之間不進(jìn)行冷卻，而是處理溫度直接從擴(kuò)散溫度提高到硬化溫度。在一個(gè)方法變化方案中，表面硬化處理作為等離子體離子硬化進(jìn)行。這個(gè)已知方法的缺點(diǎn)是，通過表面硬化處理起作用的表面層的硬化由于隨后的直接硬化而又部分地被取消，和通過所描述的表面硬化處理，擴(kuò)散元素只可達(dá)到較小的進(jìn)入深度。
與此相反，在WO 98/01597 A1中提出了一種用來熱處理由高合金鋼構(gòu)成的滾動(dòng)軸承部件的方法，在該方法中表面硬化處理，其作為用氮作為擴(kuò)散元素的等離子體離子硬化(等離子體離子滲氮)進(jìn)行的，其只在構(gòu)件的機(jī)械最終加工后，也即在硬化和退火后進(jìn)行。擴(kuò)散溫度為375-592℃，優(yōu)選為460℃。擴(kuò)散-保持時(shí)間為1-2小時(shí)。經(jīng)硬化的表面層的最大所達(dá)到的深度為0.5mm。然而均勻硬化的表面層只達(dá)到大約0.15mm的深度，這是較薄的而有缺陷。
在DE 697 19 046 T2中所公開的用來制備經(jīng)表面硬化處理的軸承構(gòu)件的方法中，表面硬化處理以等離子體離子滲碳的形式在超過482℃的擴(kuò)散溫度下開始進(jìn)行熱處理的。隨后以直接硬化的形式在982-1200℃的硬化溫度下進(jìn)行硬化。在這個(gè)已知的方法中通過表面硬化處理起作用的表面層的硬化由于隨后的直接硬化而又部分地被取消，以致于結(jié)果是達(dá)到構(gòu)件表面層的硬度最大為60HRC。
在一個(gè)類似的用來制備滾動(dòng)軸承部件的方法中，該方法在DE 19707 033 A1中有描述，構(gòu)件在熱處理開始時(shí)通過等離子體離子滲氮或等離子體離子滲碳在530℃至最高780℃之間的擴(kuò)散溫度下進(jìn)行表面硬化處理，隨后以1020℃至1120℃的硬化溫度進(jìn)行硬化，隨后在-190℃的溫度下進(jìn)行低溫處理，和最后在180℃或450-520℃的退火溫度下退火。這一方法也具有上述的已知的缺點(diǎn)，和構(gòu)件表面層最大可達(dá)到的硬度為62HRC。
發(fā)明任務(wù)本發(fā)明基于的任務(wù)在于，給出一種上述種類的用來熱處理由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件的方法，使用該方法在構(gòu)件的表面層硬化時(shí)在避免了過于強(qiáng)烈的表面層富集的情況下達(dá)到與表面層的深度硬化相結(jié)合的更高的擴(kuò)散元素進(jìn)入深度以及更高的表面層硬度，結(jié)果是達(dá)到構(gòu)件的提高了的疲勞強(qiáng)度，特別是在振動(dòng)的和交變的負(fù)荷下時(shí)的疲勞強(qiáng)度。
此外，給出一種由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件，其具有提高了的疲勞強(qiáng)度。
發(fā)明概述本發(fā)明基于這個(gè)認(rèn)知，即通過構(gòu)件表面區(qū)深度的和增強(qiáng)的硬化而生成更高的和深度達(dá)到的壓內(nèi)應(yīng)力，其導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度顯著提高。
所以該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明由與權(quán)利要求1的前敘部分相關(guān)的的方法這樣解決，即構(gòu)件的通透淬硬和構(gòu)件表面層的等離子體離子硬化在一個(gè)共同的操作步驟中進(jìn)行，是通過將構(gòu)件加熱到一個(gè)共同的在上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的硬化-和擴(kuò)散溫度，方法是通過在共同的硬化-和擴(kuò)散溫度下保持構(gòu)件直至完全通透淬硬和直至所期望的表面層被擴(kuò)散元素富集，和隨后對(duì)構(gòu)件淬火。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)越的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求2-10的主題。
由于在鋼的上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的較高的硬化溫度時(shí)以等離子體離子硬化的形式進(jìn)行表面層硬化，從而相對(duì)于已知的方法達(dá)到更大的擴(kuò)散元素進(jìn)入深度和從而達(dá)到表面層深度硬化。因?yàn)楸砻嬗不幚憩F(xiàn)在與構(gòu)件的通透淬硬同時(shí)進(jìn)行，所以此外通常的在隨后的通透淬硬時(shí)在一個(gè)單獨(dú)的操作步驟中出現(xiàn)的表面層硬化的減弱通過擴(kuò)散元素的擴(kuò)散而避免。由此得到直至68HRC的更大的表面層硬度。除了構(gòu)件表面提高了的耐磨性，這也導(dǎo)致經(jīng)這樣處理的構(gòu)件變得更大的疲勞強(qiáng)度，其特別是在振動(dòng)載荷時(shí)具有優(yōu)點(diǎn)。作為很大程度上同時(shí)進(jìn)行的構(gòu)件的通透淬硬和構(gòu)件的表面層硬化的有利的副作用，產(chǎn)生了多于2小時(shí)的總熱處理的時(shí)間節(jié)約。
基本上，共同的硬化-和擴(kuò)散溫度的高度以及在共同的硬化-和擴(kuò)散溫度下的保持時(shí)間由各自的鋼種以所涉及的構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用目的確定。所以共同的硬化-和擴(kuò)散溫度的高度是主要與構(gòu)件的鋼種必需的硬化溫度合適地相匹配，因?yàn)樵谔偷臏囟葧r(shí)調(diào)節(jié)的通透淬硬不足和在太高溫度時(shí)會(huì)調(diào)節(jié)成不期望的組織結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)檢測中已經(jīng)證實(shí)1050-1150℃的共同的硬化-和擴(kuò)散溫度是特別合適的。
然而，與鋼種和所期望的構(gòu)件的性能相關(guān)，對(duì)于通透淬硬和表面層硬化可能需要不同的在共同的硬化-和擴(kuò)散溫度下的保持時(shí)間。然而，為了可以完全地實(shí)施兩種處理方法，在共同的硬化-和擴(kuò)散溫度下的保持時(shí)間通常取決于兩個(gè)必需的保持時(shí)間中較長的保持時(shí)間，兩個(gè)必需的保持時(shí)間為必需的硬化-保持時(shí)間或必需的擴(kuò)散-保持時(shí)間。
在必需的硬化-保持時(shí)間大于必需的擴(kuò)散-保持時(shí)間的情況下，作為等離子體離子硬化而實(shí)施的表面層硬化在構(gòu)件的通透淬硬結(jié)束之前可通過輝光放電的電壓關(guān)閉和等離子體氣體的抽空而以簡單的方式結(jié)束。
在經(jīng)常出現(xiàn)的情況下，即必需的硬化-保持時(shí)間是小于必需的擴(kuò)散-保持時(shí)間，為了避免構(gòu)件的芯部組織變粗大，優(yōu)選降低共同的硬化-和擴(kuò)散溫度。這一措施是基于以下認(rèn)知，即對(duì)于通透淬硬所必需的在鋼中以碳化物的形式含有的碳的溶解隨著提高的溫度是較強(qiáng)烈地被促進(jìn)和在硬化溫度下隨著提高的保持時(shí)間是較弱地被促進(jìn)，然而在硬化溫度下保持至碳化物完全溶解后要導(dǎo)致在構(gòu)件的芯部區(qū)域的組織結(jié)構(gòu)變粗大，其帶來不期望的變脆。為了避免這種不利的作用，已經(jīng)證實(shí)共同硬化-和擴(kuò)散溫度相對(duì)于其它方面常用的硬化溫度降低約20-40℃是適宜的。
對(duì)于構(gòu)件表面層的等離子體離子硬化，作為擴(kuò)散元素主要考慮的是碳(C)、氮(N)和兩者的混合物。所以構(gòu)件在等離子體離子硬化期間用釋放碳和/或氮的離子化的氣體加載沖擊。
通過經(jīng)這樣起作用的表面層富集，鋼在表面層中對(duì)隨后的退火處理的反應(yīng)與在構(gòu)件的芯部區(qū)域中不同。硬度隨著增加的退火溫度基本上在520-560℃達(dá)到最大，以能隨后在進(jìn)一步增加的退火溫度時(shí)又降低溫度。在此這一最大值的精確位置取決于已溶解的碳和/或氮的份額，在此必需的退火溫度隨著擴(kuò)散元素溶解份額的增加而增高。
為了在表面層得到盡可能大的硬度，退火溫度這樣與在鋼中已溶解的擴(kuò)散元素的份額相匹配，即在冷卻后在構(gòu)件的表面層中調(diào)節(jié)到最大的硬度。在此已經(jīng)證明有利的是，退火溫度調(diào)節(jié)到500-600℃的溫度范圍的值。在此可得到的表面層硬度為60-66HRC，與此相反在構(gòu)件的芯部區(qū)域調(diào)節(jié)硬度為58-63HRC。
為了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以應(yīng)用商業(yè)上常用的耐高溫的滾動(dòng)軸承鋼作為起始材料，如根據(jù)AISI-標(biāo)準(zhǔn)的快速工具鋼M50和根據(jù)DIN 17350的快速工具鋼S 18-0-1。
根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選在制備軸承部件，如滾動(dòng)軸承的軸承內(nèi)圈、軸承外圈和滾動(dòng)體中應(yīng)用，軸承部件用來支承熱機(jī)的機(jī)械和熱高載荷的軸，如是噴氣推進(jìn)裝置、渦輪螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)馔钙交騼?nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子軸。
附圖的簡要描述以下實(shí)施例根據(jù)所附的附圖更清楚地解釋本發(fā)明。圖示出

圖1根據(jù)本發(fā)明的方法的溫度-時(shí)間-圖；圖2內(nèi)應(yīng)力-深度-圖；圖3通過測量得到的硬度-深度-圖。
附圖的詳細(xì)描述在圖1中定性示出根據(jù)本發(fā)明的熱處理的時(shí)間過程。在第一操作步驟1中共同地進(jìn)行涉及的構(gòu)件的通透淬硬和表面層硬化。在此構(gòu)件首先均勻地加熱到在上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的1030-1150℃的溫度范圍內(nèi)的共同的硬化-和擴(kuò)散溫度TH+D，然后在釋放碳-和/或氮離子的等離子體作用下在此溫度下保持時(shí)間ΔtH+D，和隨后淬火。在此對(duì)于構(gòu)件的共同的通透淬硬和表面層硬化的保持時(shí)間ΔtH+D是長于保持時(shí)間ΔtH，后者是對(duì)于構(gòu)件單獨(dú)的通透淬硬1’所必需的，它的溫度過程用虛線表示。
為了避免由于更長的保持時(shí)間ΔtH+D而起作用的對(duì)構(gòu)件芯部組織的變粗大作用，共同的硬化-和擴(kuò)散溫度TH+D相對(duì)于在單獨(dú)通透淬硬1’時(shí)的硬化溫度TH降低約20-40℃。在共同的通透淬硬和表面層硬化后進(jìn)行直至約-190℃的構(gòu)件的低溫處理2。隨后在下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac1以下的500-600℃的退火溫度TA下進(jìn)行構(gòu)件的退火3。
通過以等離子體離子硬化的形式在上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的較高的共同的硬化-和擴(kuò)散溫度TH+D下在共同的操作步驟中進(jìn)行構(gòu)件的通透淬硬和表面層硬化，得到更強(qiáng)烈的硬化，和由于擴(kuò)散元素更大的進(jìn)入深度而得到構(gòu)件表面層的深度硬化。在此在表面區(qū)域產(chǎn)生高的壓內(nèi)應(yīng)力，該表面區(qū)優(yōu)越地強(qiáng)烈提高構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。
在圖2的示意圖中示出的是對(duì)于兩個(gè)不同的熱處理所對(duì)應(yīng)的在構(gòu)件表面層中的內(nèi)應(yīng)力，構(gòu)件由AISI M50快速工具鋼構(gòu)成。內(nèi)應(yīng)力是各自采用X-射線衍射儀(XRD)實(shí)驗(yàn)測得的。
上面的曲線4的內(nèi)應(yīng)力分布是對(duì)應(yīng)于共同的常用的熱處理，其由一個(gè)在1100℃通透淬硬1小時(shí)以上、在540℃下三次退火各超過2小時(shí)，和在560℃下一次退火超過兩小時(shí)構(gòu)成。這在構(gòu)件的表面層中產(chǎn)生幾乎恒定的張內(nèi)應(yīng)力為50MPa，其對(duì)于構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度是較不利的。
與此相反，下面的曲線5的內(nèi)應(yīng)力分布是對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的熱處理，其由在1100℃下以等離子體-碳氮化的形式同時(shí)的通透淬硬和表面層硬化超過3小時(shí)、在540℃下三次退火各超過2小時(shí)，和在560℃一次退火超過2小時(shí)構(gòu)成。這在構(gòu)件表面層中產(chǎn)生在深度為0.2-0.3mm處數(shù)量級(jí)為-100MPa，最大值為約-130MPa的壓內(nèi)應(yīng)力，其導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度顯著提高。
硬度對(duì)深度或構(gòu)件的表面間距的相應(yīng)曲線對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的熱處理來說對(duì)于三次相同的處理試驗(yàn)在根據(jù)圖3的示意圖中示出。硬度在約0.2mm的深度處具有62HRC的最大值和向芯部深處一直下降到約59HRC。通過這種硬度分布保證了在表面高耐磨性的同時(shí)構(gòu)件有高的韌度和疲勞強(qiáng)度。
圖例說明1 共同的通透淬硬和表面層硬化1’ 單獨(dú)的通透淬硬2 低溫處理3 退火4 內(nèi)應(yīng)力分布(在傳統(tǒng)的熱處理中)5 內(nèi)應(yīng)力分布(在根據(jù)本發(fā)明的熱處理中)Ac1下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3上面的轉(zhuǎn)變溫度t 時(shí)間
TA退火溫度TH硬化溫度TH+D硬化-和擴(kuò)散溫度ΔtD擴(kuò)散-保持時(shí)間，在單獨(dú)的表面層硬化時(shí)的保持時(shí)間ΔtH硬化-保持時(shí)間，在單獨(dú)的通透淬硬時(shí)的保持時(shí)間ΔtH+D在共同的通透淬硬和表面層硬化時(shí)的保持時(shí)間
權(quán)利要求
1.一種用來熱處理由通透淬硬性的耐高溫的鋼構(gòu)成的構(gòu)件的方法，在此熱處理包括構(gòu)件的通透淬硬、表面層硬化和退火，在此通透淬硬由加熱構(gòu)件到在上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的硬化溫度、保持構(gòu)件在硬化溫度下和構(gòu)件的淬火構(gòu)成，在此表面層硬化在擴(kuò)散元素的作用下進(jìn)行，在此包括加熱構(gòu)件到擴(kuò)散溫度、保持構(gòu)件在擴(kuò)散溫度下和對(duì)構(gòu)件冷卻，并作為等離子體離子硬化實(shí)施，和在此退火包括一次或多次加熱構(gòu)件到下面的轉(zhuǎn)變溫度Ac1以下的退火溫度、保持構(gòu)件在退火溫度下和對(duì)構(gòu)件冷卻，其特征在于，構(gòu)件的通透淬硬和構(gòu)件表面層的等離子體離子硬化在共同的操作步驟(1)中進(jìn)行，是通過將構(gòu)件加熱到上面的轉(zhuǎn)變溫度Ac3以上的共同的硬化和擴(kuò)散溫度TH+D，方法是構(gòu)件在共同的硬化-和擴(kuò)散溫度TH+D下保持直至完全的奧氏體化和所含有的碳溶解以及直至所期望的表面層被擴(kuò)散元素富集，和隨后構(gòu)件被淬火和這樣在外表面層中形成壓內(nèi)應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，共同的硬化和擴(kuò)散溫度TH+D的高度基本上與構(gòu)件鋼種必需的硬化溫度TH相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，共同的硬化和擴(kuò)散溫度TH+D調(diào)節(jié)為1070-1150℃之間的溫度范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，在共同的硬化和擴(kuò)散溫度TH+D下的保持時(shí)間ΔtH+D與所述兩個(gè)必需的保持時(shí)間中的較長者相匹配，這兩個(gè)保持時(shí)間為必需的硬化-保持時(shí)間ΔtH或必需的擴(kuò)散-保持時(shí)間ΔtD。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在較長的必需的擴(kuò)散保持時(shí)間ΔtD的情況下，降低共同的硬化-和擴(kuò)散溫度TH+D以避免構(gòu)件的芯部組織變粗大。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，共同的硬化和擴(kuò)散溫度TH+D下降約20-40℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的方法，其特征在于，對(duì)于構(gòu)件表面層的等離子體離子硬化，應(yīng)用碳(C)和/或氮(N)作為擴(kuò)散元素，和構(gòu)件為此在等離子體離子硬化期間用釋放碳(C)和/或氮(N)的可離子化的氣體加載進(jìn)氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在構(gòu)件隨后退火(3)時(shí)退火溫度TA這樣與在鋼中已溶解的擴(kuò)散元素的比例相匹配，使得在冷卻后在構(gòu)件的表面層中調(diào)節(jié)到最大的硬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，退火溫度TA調(diào)節(jié)到500-600℃范圍的數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一的方法，其特征在于，一種耐高溫的鋼應(yīng)用作為構(gòu)件的起始材料。
11.一種由通透淬硬性的耐高溫的鋼構(gòu)成的構(gòu)件，該鋼是經(jīng)過熱處理的，該熱處理包括構(gòu)件的通透淬硬、構(gòu)件的表面層硬化，和構(gòu)件的退火，其特征在于，熱處理是根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的方法進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)件構(gòu)成滾動(dòng)軸承的軸承部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的構(gòu)件，其特征在于，滾動(dòng)軸承構(gòu)成為用來支承熱機(jī)的受到機(jī)械和熱高負(fù)荷的軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來熱處理由通透淬硬性的耐高溫鋼構(gòu)成的構(gòu)件的方法，在此熱處理包括構(gòu)件的通透淬硬、構(gòu)件的表面層硬化和構(gòu)件的退火以及任選的低溫冷卻。為了在避免在構(gòu)件的表面層硬化時(shí)表面層太強(qiáng)烈富集的情況下達(dá)到與表面層的深度硬化相關(guān)的擴(kuò)散元素的更高的進(jìn)入深度以及更高的表面層硬度和由此得到構(gòu)件提高了的疲勞強(qiáng)度，構(gòu)件的通透淬硬以及構(gòu)件表面層的等離子體離子硬化在共同的操作步驟(1)中進(jìn)行，是通過將構(gòu)件加熱到上面的轉(zhuǎn)變溫度A
文檔編號(hào)C21D9/36GK101076609SQ200580042571
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者W·特羅揚(yáng), C·舒爾特-內(nèi)勒, F-J·埃伯特 申請(qǐng)人:謝夫勒兩合公司