本發(fā)明屬于汽車零部件制造領域，具體地涉及一種可以在較大載荷、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化、疲勞性能好且使用壽命長的鏈條銷軸表面滲鈮強化工藝。

背景技術：

由于鏈條行業(yè)飛速的發(fā)展和零部件對耐磨、抗蝕、抗高溫氧化等性能的要求的不斷提高，促進了零件表面強化工藝的發(fā)展。其中，零件表面滲金屬發(fā)展與應用尤為迅速。目前較為成熟的表面強化工藝是表面滲鉻強化，滲鉻零件表面的性能雖然有所提升，但是滲層的性能依然較差，且存在不少的弱點。滲鉻層的抗高溫氧化性能雖好，但硬度較低，耐磨性較差，且容易出現(xiàn)深層剝落，在低、中碳鋼的滲鉻層下均易形成貧碳區(qū)，故只適用于輕載下工作的工件。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種避免銷軸滲鉻工藝中硬度低，耐磨性較差，易剝落的不足，設計出一種可以使?jié)B金屬零件能承受更大載荷，熱疲勞性能好，高硬度，高耐磨性的銷軸表面滲鈮強化工藝。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的銷軸表面滲鈮強化工藝，工藝如下：

（1）精磨銷軸；

（2）鹽浴配方：4-8%的粉狀鈮粉，92%-96%的硼砂以及一定量的還原劑，稱取各組分并混合均勻；

（3）加入精磨的銷軸充分攪拌后裝入耐高溫的坩堝中密封，并在950-1050℃環(huán)境中保溫4-6h，進行滲鈮；

（4）經過滲鈮后的銷軸隨爐冷卻；

（5）冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；

（6）后續(xù)對銷軸進行常規(guī)淬火與回火。

鈮粉和氧氣反應產生五氧化二鈮（Nb₂O₅），部分硼砂高溫熱分解而產生三氧化二硼（B₂0₃），此時鹽浴中有五氧化二鈮（Nb₂O₅）和三氧化二硼（B₂0₃）兩種氧化物并存。

已知各元素氧化物穩(wěn)定性下降順序如下:

Ca Mg Zr Al Ti Si B Cr Nb V W

所述的還原劑為排列在各元素前面的每個元素，兩種氧化物中三氧化二硼（B₂0₃）最為穩(wěn)定，五氧化二鈮（Nb₂O₅）穩(wěn)定性最差，當向鹽浴中加入還原劑后，首先被還原的是鈮，若還原劑過量才有可能同時還原出硼，依還原劑的用量不同可以分別得到活性的鈮、鈮硼原子，以實現(xiàn)鋼的滲鈮、鈮硼共滲。在進行單元滲鈮時，若用鋁作為還原劑，則鹽浴內主要發(fā)生下列化學反應:

2/5Nb₂O₅+4/3Al=4/5Nb+2/3Al₂O₃

由上述化學反應得到活性的鈮原子。當工件浸入鹽浴后，活性的鈮原子同時吸附于鋼的表面并向內層擴散，隨后鈮就和鋼基體中的碳形成碳化物。由于碳化物中的碳來自于基體，為保證基體滲金屬后仍有足夠的含碳量，不至于形成局部貧碳區(qū)，需要用于滲金屬的銷軸原材料具有較高的含碳量，一般含碳量應>0.6%。

進一步，所述的銷軸的表面粗糙度≤ Ra0.1μm。

進一步，所述的銷軸表面滲層厚度為10-15μm且滲層厚度均勻。

進一步，所述的銷軸材料為GCr15 軸承鋼。經大量實驗，分析數據得出結論，采用GCr15軸承鋼做材料的銷軸經過滲鈮后銷軸表面各性能效果均優(yōu)于普通鋼材做基體的滲鈮效果。

本發(fā)明的銷軸表面滲鈮強化工藝與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：滲透速度快，滲鈮層的耐磨性、抗擦傷性能比滲鉻層強，滲層更加均勻；滲鈮銷軸的滲層相比滲鉻的滲層要更加質密，滲層與基體之間結合強度更好，表面強度大大提高，提高了耐磨性能和剪切強度。

附圖說明

圖1為銷軸經過滲鉻處理后的金相圖；

圖2為銷軸經過滲鈮處理后的金相圖。

具體實施方式

下面通過實施例結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

本實施例提供的銷軸表面滲鈮強化工藝，將用GCr15 軸承鋼材料制做的銷軸經過精磨；按鹽浴配方：4-8%的粉狀鈮粉，92%-96%的硼砂以及一定量的還原劑Al，稱取各組分并混合均勻；加入精磨的銷軸充分攪拌后裝入耐高溫的坩堝中密封，并在950-1050℃環(huán)境中保溫4-6h，進行滲鈮；經過滲鈮后的銷軸隨爐冷卻；冷卻后的銷軸用沸水煮去表層殘余的廢鹽；后續(xù)對銷軸進行淬火與回火。

已知各元素氧化物穩(wěn)定性下降順序如下:

Ca Mg Zr Al Ti Si B Cr Nb V W

兩種氧化物中三氧化二硼（B₂0₃）最為穩(wěn)定，五氧化二鈮（Nb₂O₅）穩(wěn)定性最差，當向鹽浴中加入還原劑Al后，首先被還原的是鈮原子，以實現(xiàn)鋼的滲鈮。

滲層10-15μm，滲層均勻，銷軸表面粗糙度≤ Ra0.1μm，滲層硬度可以達到2500-2800HV。

如圖1-2所示，滲鈮銷軸的滲層相比滲鉻的滲層要更加質密，滲層與基體之間結合強度更好，表面強度大大提高，提高了耐磨性能和剪切強度。