一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，主要应用于在高温、高压下使用的模具钢，表面硬度要求较高、耐热疲劳性较好；目的是提高模具的耐磨性、抗高温氧化性、热疲劳性。通过采用在固体硼氮碳共渗：930℃×4h(RE-BNC共渗)-1020℃×30min(淬火)-600℃×30min(回火)-550℃×4h（RE-NC共渗两次）-180℃×4h（回火）工艺来提高模具钢的表面性能。

主权项

一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，包括渗剂和催渗剂，渗剂包括木炭、活性炭、尿素、无水硼砂；催渗剂包括碳酸钠、氯化铵、碳酸稀土混合物、铝粉，其特征在于：所述碳酸稀土混合物包括：La₂(CO₃)₃‑1    45‑65%，Ce₂(CO₃)₃‑01   35‑55%；其中：稀土La₂(CO₃)₃‑1成分为： TREO不小于45                        La₂O₃/REO不小于99                       稀土杂质/REO不小于1.0 稀土Ce₂(CO₃)₃‑01成分为：    TREO不小于45                        CeO₂/REO不小于99                        稀土杂质/REO不小于1.0TREO为稀土氧化物总量，REO为稀土元素氧化物。2. 一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：硼碳氮共渗：包括高温共渗：930℃×4h RE‑BNC共渗→1020℃×20min淬火→600℃×30min回火；该阶段的配比：   20‑30%木炭与活性炭的混合物20‑30%尿素20‑30%硼砂6‑8%碳酸钠10‑20%碳酸稀土混合物1‑2%氯化铵1‑2%铝粉具体的操作步骤为：（1）渗剂粉碎成1‑2mm的颗粒，在搅拌器中搅拌均匀，然后装箱；（2）工件装箱前，用清洗剂清理表面油污，再用热水将工件表面清洗、烘干；（3）渗剂铺满箱体底部、压实，渗剂厚度30‑40mm；（4）工件放置在箱体中间部位，搬运工件时，不能用手直接接触工件表面，防止工件表面二次污染，工件周围用渗剂填满、压实，工件与箱壁间距不小于20mm；（5）工件顶部用渗剂覆盖、压实，工件与箱盖间距不小于40mm，但箱盖与渗剂之间不能有间隙，必须填满压实后，才能封盖；（6）加热速度控制在80‑100℃/h，保温时间：5 min / mm；（7）工件淬火时，将工件从箱内快速取出，最低淬火温度不小于980℃，冷却至80‑100℃，立即回火；（8）回火时，加热速度控制在60‑80℃/h，600℃保温30min，随炉冷却；第二步：氮碳共渗：包括低温共渗：550℃×4h→随炉冷却；该阶段的配比：   30‑40%木炭与活性炭的混合物35‑45%尿素3‑4%碳酸钠1‑2%氯化铵10‑20%碳酸稀土混合物具体的操作步骤为：（1）低温共渗时，清理工件表面残余渗剂、去除油污；（2）渗剂粉碎成颗粒，颗粒直径在1‑2mm，在搅拌器中搅拌均匀，然后装箱；装箱过程按第一步中（2）~（5）操作；（3）加热速度控制在80‑100℃/h，550℃保温，保温时间：5 min / mm，出炉后，工件空冷；第三步：氮碳共渗：包括低温共渗：550℃×4h→随炉冷却→回火：180℃×4h；该阶段的配比：   35‑45%木炭与活性炭的混合物45‑55%尿素3‑4%碳酸钠1‑2%氯化铵4‑6%碳酸稀土混合物具体的操作步骤为：（1）低温共渗时，将清理工件表面残余渗剂、去除油污；（2）渗剂粉碎成颗粒，颗粒直径在1‑2mm，在搅拌器中搅拌均匀，然后装箱；装箱过程按第一步中（2）~（5）操作；（3）加热速度控制在80‑100℃/h，550℃保温，保温时间：5 min / mm，出炉后，工件空冷；（4）工件空冷至室温后，进行180℃低温回火，加热速度控制在50‑60℃/h，保温时间：5 min / mm，随炉冷却至室温，共渗工艺完成。3. 根据权利要求2所述的模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂的制备方法，其特征在于：所述木炭与活性炭的混合物包括：木炭含量为80‑95%，活性炭含量为5‑20%。4. 根据权利要求2所述的模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂的制备方法，其特征在于：所述的装箱过程中，要求工件摆放间距为：工件与箱底的间距为30～40mm，工件与箱壁的间距为20～30mm，工件与工件的间距为10～15mm，工件与箱盖的间距为40～50mm。