本發明涉及化學熱處理工藝技術領域，特別是涉及一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝。

背景技術：

大量戶外碳素鋼零部件，例如戶外高壓開關等，在使用過程中，一方面受到露天環境的浸蝕而容易生銹變薄；另一方面，在開關上下滑動開合時存在碳素鋼表面的磨損現象，因此容易提前失效，使用壽命受到較大限制。

目前通常采用表面鍍膜（鍍鋅）的方法以改善碳素鋼零部件的性能，雖然這一技術有效改善了零部件的耐蝕性，而對耐磨性的貢獻不大，碳素鋼零部件在受到一定磨損后容易磨掉鍍鉻層而使得碳素鋼基體裸露出來而且容易產生環境污染問題，成本也較高。

此外，采用傳統的鹽浴復合處理技術時，也存在表面化合物層厚度不夠（一般5~15μm），組織疏松，耐蝕性不足的問題。總之，現有技術難以同時解決碳素鋼零部件的腐蝕和磨損問題，常常由于耐蝕性的缺乏而加速了碳素鋼的磨損，或由于耐磨性的不足而導致表面受磨損，破壞了其原有的優良耐蝕性，從而極大地縮短了諸如戶外高壓開關這類碳素鋼零部件的服役壽命。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝，在碳素鋼表面形成一層較厚的、均勻且較致密的復合化合物層，使碳素鋼獲得極高的表面硬度的同時，能夠在化合物層表面形成致密的氧化膜，提高碳素鋼的抗蝕性和耐磨性。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝，在碳素鋼表面形成厚的致密抗蝕耐磨復合表面處理層，包括以下步驟:

步驟1：三氯乙烯蒸汽除油污，利用三氯乙烯蒸汽對碳素鋼工件表面進行除油污，90℃蒸汽清洗2~3分鐘；

步驟2：蒸餾水清洗，利用蒸餾水進行表面清洗，然后快速干燥；

步驟3：預熱，400℃高溫環境保溫20~30min，使工件表面呈藍色或草黃色為宜；

步驟4：鹽浴氮化，使用不銹鋼坩堝，邊融鹽邊加鹽，使氮化鹽的高度保持在3/4坩堝深度處，鹽浴氮化溫度560℃~600℃，時間90~150min；

步驟5：一次鹽浴氧化處理，使用不銹鋼坩堝，邊融鹽邊加鹽，使鹽的高度保持在3/4坩堝深度處，鹽浴氧化溫度410~430℃，時間40~60min；

步驟6：振動拋光，綠碳化硅磨料和碳素鋼專用拋光液質量比為25:1，拋光時間15~30min，以剛好露出金屬底色為宜；

步驟7：一次清洗干燥；

步驟8：二次鹽浴氧化處理：使用不銹鋼坩堝，邊融鹽邊加鹽，使鹽的高度保持在3/4坩堝深度處，鹽浴氧化溫度410~430℃，時間40~60min，在碳素鋼工件的表面得到碳素鋼表面處理層；

步驟9：二次清洗干燥。

在本發明一個較佳實施例中，所述三氯乙烯蒸汽除油污步驟是將待處理的工件放入清洗槽三氯乙烯蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗2分鐘。

在本發明一個較佳實施例中，所述蒸餾水清洗步驟是將除油后的工件置于水槽中，利用流動的蒸餾水對其進行沖洗，以去除工件上的殘留物，清洗完畢后轉入烘干箱中，150℃快速烘干。

在本發明一個較佳實施例中，所述預熱步驟是將清洗后的工件立即轉入空氣電阻爐中，400℃保溫20min，至工件表面呈藍色或草黃色為宜。

在本發明一個較佳實施例中，所述鹽浴氮化步驟是將清潔的不銹鋼坩堝置于井式電阻爐中，并將井式電阻爐控溫熱電偶緊貼坩堝外壁，然后將爐溫升高至600℃，再加入3/4坩堝深度的基鹽，開始融化基鹽，待坩堝內基鹽下沉，再適量添加基鹽，使基鹽保持相同高度，也即是3/4坩堝深度，這樣反復多次，直到基鹽全部熔化，將另一支熱電偶插入鹽液中部，通過控制電阻爐的溫度使鹽液溫度維持560℃空載4h，待鹽浴氮化，氮化溫度為560℃~600℃，保溫90~150min。

在本發明一個較佳實施例中，所述一次鹽浴氧化處理步驟是將清潔的不銹鋼坩堝置于井式電阻爐，并將電阻爐控溫熱電偶緊貼坩堝外壁，然后將爐溫維持300℃，然后加入一半深度的氧化鹽，保溫至全部融化后繼續添加適量的氧化鹽，如此反復多次，直到液面升高至坩堝深度的3/4處，待氧化，鹽浴氧化溫度為410~430℃，保溫時間為40~60min。

在本發明一個較佳實施例中，所述振動拋光步驟是將處理好的工件倒入事先加入綠碳化硅磨料和碳素鋼專用拋光液的振動拋光機內進行拋光。

在本發明一個較佳實施例中，所述一次清洗干燥步驟和二次清洗干燥步驟是將拋光后的工件轉入冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留物，清洗完畢后轉入烘干箱中150℃快速烘干。

在本發明一個較佳實施例中，所述碳素鋼表面處理層的微觀組織包括fe2-3n、fe3n、fe4n和fe3o4化合物所形成的均勻而且較為致密的結構。

在本發明一個較佳實施例中，所述碳素鋼表面處理層厚度為25~30μm。

本發明的有益效果是：本發明指出的一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝，具有較好的催滲效果，能在較短的時間內，以較低的氮化溫度在碳素鋼表面形成一層較厚的、均勻且較致密的復合化合物層，使碳素鋼獲得極高的表面硬度的同時，減低能耗，提高了生產效率和效益，同時能夠在化合物層表面形成致密的氧化膜（fe3o4、fe2-3n、fe3n和fe4n形成的氧化膜），其色澤均勻，成形美觀，能顯著提高碳素鋼的抗蝕性（中性鹽霧試驗出現腐蝕的時間能達到350h以上）和耐磨性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發明一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝較佳實施例的性能指標。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，本發明實施例包括：

氮化鹽浴的制作，將清潔的不銹鋼坩堝置于井式電阻爐中，并將井式電阻爐控溫熱電偶緊貼坩堝外壁，然后將爐溫升高至600℃，再加入3/4坩堝深度的基鹽，開始融化基鹽，待坩堝內基鹽下沉，再適量添加基鹽，使基鹽保持相同高度，也即是3/4坩堝深度，這樣反復多次，直到基鹽全部熔化，將另一支熱電偶插入鹽液中部，通過控制電阻爐的溫度使鹽液溫度維持560℃空載4h，待鹽浴氮化。

氧化鹽浴的制作，將清潔的不銹鋼坩堝置于井式電阻爐，并將電阻爐控溫熱電偶緊貼坩堝外壁，然后將爐溫維持300℃，然后加入一半深度的氧化鹽，保溫至全部融化后繼續添加適量的氧化鹽，如此反復多次，直到液面升高至坩堝深度的3/4處，待氧化。

實施例1：將碳素鋼工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗除油2分鐘，然后將除油完畢的工件利用流動的蒸餾水進行沖洗，去除表面灰塵和殘留物，隨即利用烘箱150℃烘干，將清潔干燥的工件轉入空氣電阻爐中，400℃預熱20min，使工件表面呈藍色或草黃色，然后將預熱后的工件浸入準備好的氮化鹽浴中，560℃保溫150min，進行氮化鹽浴，氮化完畢后，將工件轉移至氧化坩堝內，浸入融化的氧化鹽浴中，410℃保溫40min，進行一次鹽浴氧化處理，將經過一次鹽浴氧化處理的工件，轉移至事先加入磨料和拋光液的振動拋光機內，振動拋光20min，隨即將拋光好的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除拋光殘留物，然后轉入烘箱中150℃烘干，隨后將清潔干燥的工件再次浸入氧化鹽浴中，410℃保溫40min，進行二次鹽浴氧化處理，最后將氧化后的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留的鹽渣，再利用烘箱150℃烘干。

實施例2：將碳素鋼工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗除油2分鐘。然后將除油完畢的工件利用流動的蒸餾水進行沖洗，去除表面灰塵和殘留物，隨即利用烘箱150℃烘干，將清潔干燥的工件轉入空氣電阻爐中，400℃預熱20min，使工件表面呈藍色或草黃色，然后將預熱后的工件浸入準備好的氮化鹽浴中，580℃保溫120min，進行氮化鹽浴，氮化完畢后，將工件轉移至氧化坩堝內，浸入融化的氧化鹽浴中，410℃保溫80min，進行一次鹽浴氧化處理，將經過一次鹽浴氧化處理的工件，轉移至事先加入磨料和拋光液的振動拋光機內，振動拋光15min，隨即將拋光好的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除拋光殘留物，然后轉入烘箱中150℃烘干，隨后將清潔干燥的工件再次浸入氧化鹽浴中，410℃保溫80min，進行二次鹽浴氧化處理，最后將氧化后的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留的鹽渣，再利用烘箱150℃烘干。

實施例3：將碳素鋼工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗除油2分鐘，然后將除油完畢的工件利用流動的蒸餾水進行沖洗，去除表面灰塵和殘留物，隨即利用烘箱150℃烘干，將清潔干燥的工件轉入空氣電阻爐中，400℃預熱20min，使工件表面呈藍色或草黃色，然后將預熱后的工件浸入準備好的氮化鹽浴中，580℃保溫120min，進行氮化鹽浴，氮化完畢后，將工件轉移至氧化坩堝內，浸入融化的氧化鹽浴中，420℃保溫60min，進行一次鹽浴氧化處理，將經過一次鹽浴氧化處理的工件，轉移至事先加入磨料和拋光液的振動拋光機內，振動拋光15min，隨即將拋光好的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除拋光殘留物，然后轉入烘箱中150℃烘干，隨后將清潔干燥的工件再次浸入氧化鹽浴中，420℃保溫60min，進行二次鹽浴氧化處理，最后將氧化后的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留的鹽渣，再利用烘箱150℃烘干。

實施例4：將碳素鋼工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗除油2分鐘，然后將除油完畢的工件利用流動的蒸餾水進行沖洗，去除表面灰塵和殘留物，隨即利用烘箱150℃烘干，將清潔干燥的工件轉入空氣電阻爐中，400℃預熱20min，使工件表面呈藍色或草黃色，然后將預熱后的工件浸入準備好的氮化鹽浴中，600℃保溫90min，進行氮化鹽浴，氮化完畢后，將工件轉移至氧化坩堝內，浸入融化的氧化鹽浴中，430℃保溫40min，進行一次鹽浴氧化處理，將經過一次鹽浴氧化處理的工件，轉移至事先加入磨料和拋光液的振動拋光機內，振動拋光30min，隨即將拋光好的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除拋光殘留物，然后轉入烘箱中150℃烘干，隨后將清潔干燥的工件再次浸入氧化鹽浴中，430℃保溫40min，進行二次鹽浴氧化處理。最后將氧化后的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留的鹽渣，再利用烘箱150℃烘干。

實施例5：將碳素鋼工件放入三氯乙烯清洗槽的蒸汽區內，蒸汽溫度控制在90℃，清洗除油2分鐘，然后將除油完畢的工件利用流動的蒸餾水進行沖洗，去除表面灰塵和殘留物，隨即利用烘箱150℃烘干，將清潔干燥的工件轉入空氣電阻爐中，400℃預熱20min，使工件表面呈藍色或草黃色，然后將預熱后的工件浸入準備好的氮化鹽浴中，600℃保溫90min，進行氮化鹽浴，氮化完畢后，將工件轉移至氧化坩堝內，浸入融化的氧化鹽浴中，430℃保溫60min，進行一次鹽浴氧化處理，將經過一次鹽浴氧化處理的工件，轉移至事先加入磨料和拋光液的振動拋光機內，振動拋光，至工件剛好露出金屬底色，隨即將拋光好的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除拋光殘留物，然后轉入烘箱中150℃烘干，隨后將清潔干燥的工件再次浸入氧化鹽浴中，430℃保溫60min，進行二次鹽浴氧化處理，最后將氧化后的工件轉移至冷水槽中，用紗布擦拭工件，去除殘留的鹽渣，再利用烘箱150℃烘干。

綜上所述，本發明指出的一種同時提高碳素鋼抗蝕性和耐磨性的處理工藝，能夠在化合物層表面形成致密的氧化膜，氧化膜是fe3o4、fe2-3n、fe3n和fe4n等氧化物形成的，其色澤均勻，成形美觀，能顯著提高碳素鋼的抗蝕性和耐磨性，中性鹽霧試驗出現腐蝕的時間能達到350h以上，經久耐用。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。