。
[0039]鋼構件可以包括具有0.60?1.20重量％的碳含量的鋼或100CrMo7_4鋼。
[0040]所述方法可以用于熱處理鋼構件，該鋼構件包括或構成滾壓元件或滾柱，或者用于經歷交變赫茲應力的應用的鋼構件，特別是在對耐磨性和/或耐蝕性具有高要求的應用中。
[0041]圖2示出了在經歷不同熱處理的五種鋼材料10、12、14、16、18的表面以下0.1?Imm深度的Micro Vickers硬度分布曲線圖。
[0042].材料10是已經經歷硬化和奧氏體氮碳共滲的100Cr6鋼。
[0043].材料12是根據本發明的一種實施方式已經碳氮共滲8小時、再硬化和奧氏體氮碳共滲的100Cr6鋼。
[0044].材料14是已經碳氮共滲8小時、再硬化和鐵素體氮碳共滲的100Cr6鋼。
[0045].材料16是已經碳氮共滲8小時和再硬化的100Cr6鋼。
[0046].材料18是已經經歷再硬化的100Cr6鋼。
[0047]在密封的淬火爐中，在60% NH3^35%隊和5% 0)2的氣氛中、在620°C下對材料12的樣品進行奧氏體氮碳共滲2.5小時。然后，將它們在60°C的油中淬火并在180°C下回火。
[0048]在密封的淬火爐中，在60% NH3^35%隊和5% 0)2的氣氛中、在580°C下對材料14的樣品進行鐵素體氮碳共滲2.5小時。然后，將它們在60°C的油中淬火并在180°C下回火。
[0049]換言之，除奧氏體氮碳共滲中的氮碳共滲溫度高于鐵素體氮碳共滲中的氮碳共滲溫度外，在相同的條件下進行奧氏體氮碳共滲和鐵素體氮碳共滲。當將工藝溫度從鐵素體氮碳共滲提高至奧氏體氮碳共滲時看到的主要區別是在奧氏體氮碳共滲樣品中，增加了化合物層厚度，并且在化合物層和基體之間出現了中間層。選擇足夠高的奧氏體氮碳共滲溫度使得在化合物層以下形成中間層，但是要盡可能的低使得畸變最小化。在剛要淬火前，使這些樣品暴露于所述氣氛數秒。這種所謂的閃速氧化(flash oxidat1n)在樣品的表面產生薄的氧化物層。
[0050]奧氏體氮碳共滲導致了比鐵素體氮碳共滲所實現的化合物層更厚、氮碳共滲深度更大，并提供了比鐵素體氮碳共滲更好的承重能力，因為它導致了更厚的化合物層和更深的氮碳共滲深度。
[0051]在氮碳共滲之前的碳氮共滲，相對于在軟條件下(即，在氮碳共滲之前不進行碳氮共滲)氮碳共滲的材料而言，同時增加擴散區域和型芯硬度，即，基體材料的硬度。然而，相對于只經過碳氮共滲的材料，所述擴散區域和型芯的硬度較低。
[0052]圖3示出了在中性鹽霧中在104后對鐵素體和奧氏體氮碳共滲材料20、22、24、26、28和30進行的腐蝕侵蝕。
[0053].材料20是已經硬化的100Cr6鋼；
[0054].材料22是已經碳氮共滲22小時的100Cr6鋼；
[0055].材料24是已經碳氮共滲8小時并再硬化的100Cr6鋼；
[0056].材料26是已經碳氮共滲22小時并再硬化的100Cr6鋼；
[0057].材料 28 是 50CrMo4 鋼；
[0058].材料30是已經碳氮共滲8小時并再硬化的C56E2鋼。
[0059]全部材料20、22、24、26、28和30樣品在已經經歷上文所述的熱處理(參見圖3中的“對照”值)后并且然后在鐵素體氮碳共滲或奧氏體氮碳共滲后進行腐蝕測試。從圖3可以看出，經歷根據本發明實施方式的熱處理的樣品20、22、28和30表現出非常好的耐蝕性。在中性鹽霧中104小時后，這些樣品的表面中只有5?15%被腐蝕。然而，樣品24和26的腐蝕侵蝕比對照材料的腐蝕侵蝕更嚴重。在奧氏體氮碳共滲后，樣品24、26的耐蝕性下降似乎歸因于碳氮共滲工藝的再硬化步驟。在奧氏體氮碳共滲后，經過碳氮共滲但沒有被再硬化的樣品22表現出改進的耐蝕性。
[0060]圖4是示出了根據本發明方法已經經過碳氮共滲和奧氏體氮碳共滲的100CrMo7-4鋼的顯微照片。在氮碳共滲后不對鋼樣品進行回火。
[0061]根據本發明的方法制造了由陶瓷鐵-碳氮化物層(化合物層13、中間層32)和下面的擴散區域31組成的薄的硬表面，其中氮和碳溶解于基體中。
[0062]經歷根據本發明的方法的鋼構件，作為所述方法的結果，具有厚度為15?40 μ m、表面硬度為800?1000HV或更高和型芯硬度為300?500HV的化合物層，800?1000HV的表面硬度意味著對磨損的高抗性。因為使型芯韌化回火(tough tempered)，其裂紋傳播速率小。此外，認為化合物層33大部分包含ε相，這表明有良好的耐粘附磨損性和改進的耐蝕性。
[0063]圖5示出了根據本發明實施方式的鋼構件的實例，即滾壓元件軸承34，其直徑尺寸可以涉及從1mm至數米并具有從幾十克制數千噸的承重能力。換言之，根據本發明的軸承34可以是任何尺寸和具有任何承重能力。該軸承34具有內環36和外環38以及一組滾動元件40。可以使該滾動元件軸承34的內環36、外環38和/或滾動元件40，以及優選的滾動元件軸承40的全部的滾動接觸部分表面的至少一部分，經歷根據本發明的方法。
[0064]權利要求范圍內的本發明的進一步修改對于技術人員將是顯而易見的。
【主權項】
1.一種熱處理鋼構件(34，36，38，40)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a)對所述鋼構件(34，36，38，40)進行碳氮共滲；以及 b)對所述鋼構件(34，36，38，40)進行奧氏體氮碳共滲。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，在590?700°C的溫度下實施步驟b)。
3.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述鋼構件(34，36，38，40)包含具有0.60?1.20重量％碳含量的鋼。
4.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述鋼構件(34，36，38，40)包括100CrMo7-4 鋼。
5.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述鋼構件(34，36，38，40)包括或構成滾壓元件或滾柱，或者用于經歷交變赫茲應力的應用的鋼構件。
6.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，作為所述方法的結果，所述鋼構件(34，36，38，40)提供有厚度為15?40 μ m的化合物層(33)。
7.根據權利要求6的方法，其特征在于，作為所述方法的結果，所述鋼構件(34，36，38，40)提供有在所述化合物層(33)下面的厚度為5?15 μm的中間層(32)。
8.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，作為所述方法的結果，所述鋼構件(34，36，38，40)提供有800?1000HV的表面硬度和300?500HV的型芯硬度。
9.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，在60%NH 3^35%隊和5% 0)2的氣氛中實施步驟b)。
10.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，步驟a)包括對所述鋼構件(34，36，38，40)進行碳氮共滲5?25小時。
11.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述方法包括在步驟b)后對所述鋼構件(34，36，38，40)進行滾磨的步驟。
12.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述方法包括c)淬火所述鋼構件(34，36，38，40)和d)回火所述鋼構件(34，36，38，40)的步驟。
13.根據權利要求10的方法，其特征在于，在150?260°C的溫度下實施步驟d)。 根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述方法包括在步驟b)后的閃速氧化所述鋼構件(34，36，38，40)的步驟。
14.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，所述方法是用于改進鋼構件(34，36，38，40)的至少一種以下性質的方法:耐磨性、耐蝕性、承重能力、表面硬度、型芯硬度、化合物層厚度、磨損性、耐疲勞性。
15.由鋼制成的構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼具有800?1000HV的表面硬度和300?500HV的型芯硬度。
16.根據權利要求15的鋼構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼具有厚度為15?40 μ m的化合物層。
17.根據權利要求16的鋼構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼包括在所述化合物層(33)下面的厚度為5?15 μ m的中間層(32)。
18.根據權利要求15或16的鋼構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼具有0.60?1.20重量％的碳含量。
19.根據權利要求15?18中任一項的鋼構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼包括 100CrMo7-4 鋼。
20.根據權利要求15?19中任一項的鋼構件(34，36，38，40)，其特征在于，所述鋼構件(34，36，38，40)包括或構成滾壓元件或滾柱，或用于經歷交變赫茲應力的應用的鋼構件(34，36，38，40)。
【專利摘要】一種熱處理鋼構件(34，36，38，40)的方法，其包括以下步驟：a)對所述鋼構件(34，36，38，40)進行碳氮共滲；以及b)對所述鋼構件(34，36，38，40)進行奧氏體氮碳共滲。
【IPC分類】C23C8-76, C23C8-56, C23C8-32, C21D1-06
【公開號】CN104540970
【申請號】CN201380042712
【發明人】S.拉森, W.戴特查里, I.弗洛德斯特羅姆, P.紐曼
【申請人】Skf公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2013年8月19日
【公告號】EP2888377A1, US20150240341, WO2014031052A1