一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法
专利汇可以提供一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 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。，下面是一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，包括渗剂和催渗剂，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂，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1.0
TREO为稀土氧化物总量，REO为稀土元素氧化物。
3.一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。
4.根据权利要求3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%。
5.根据权利要求3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。
一种模具钢专用稀土硼、碳、氮多元共渗剂及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
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1.0
TREO为稀土氧化物总量，REO为稀土元素氧化物。
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（工件有效厚度）；
（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。
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（工件有效厚度），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（工件有效厚度），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（工件有效厚度），随炉冷却至室温，共渗工艺完成。
A、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；
B、渗剂铺满箱体底部、压实，渗剂厚度30-40mm；
C、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；
D、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；
E、用熟料的耐火泥密封箱盖，晾干。
550℃×4h（稀土氮碳共渗两次）—180℃×4h（回火）工艺条件下使共渗层由40μm增加到90-120μm；2、在加入15%的碳酸稀土化合物后化合物层厚度达到90～120μm，厚度增加了1倍，说明适量的碳酸稀土催渗效果较好；3、稀土元素的渗入有效的防止软带区的形成，使表面硬度从HV980增加到HV1100-1300，而未加稀土共渗的试样在距表面60～90μm的位置组织硬度HV441，而基体HV538，出现了软带区；4、稀土的渗入，不仅提高了共渗层的厚度，而且提高了过渡层的硬度和深度，增强了基体与共渗层的联系，为共渗层提供了强有力的支撑，表面硬度由使磨损率由0.054mg/min降低到0.025-0.03mg/min；5、通过700℃热疲劳试验前后硬度的测定，说明稀土元素的渗入有效的提高表面残余压应力，并且抑制残余压应力的释放，700℃条件下进行热疲劳试验2000次后，试样表面裂纹变化较小，没有出现掉块。
具体实施方式
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： 20kg木炭与活性炭的混合物
8kg碳酸钠
20kg碳酸稀土混合物
20kg尿素
1kg氯化铵
30kg硼砂
1kg铝粉
其中木炭与活性炭的混合物为：木炭16kg，活性炭4kg；其中碳酸稀土混合物包括：
La2(CO3)3-1 9公斤，Ce2(CO3)3-01 11公斤；
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，渗剂厚度为35mm；
（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，工件与箱壁间距为25mm；
（5）工件顶部用渗剂覆盖、压实，工件与箱盖间距为45mm，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：5mm/min（工件有效厚度）；
（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。
4kg碳酸钠
45kg尿素
1kg氯化铵
20kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭26公斤，活性炭4公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 10公斤，Ce2(CO3)3-01 10公斤；
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：5mm/min（工件有效厚度），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： 35kg木炭与活性炭的混合物
4kg碳酸钠
55kg尿素
2kg氯化铵
4kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭30公斤，活性炭5公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 2.4公斤，Ce2(CO3)3-01 1.6公斤；
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（工件有效厚度），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（工件有效厚度），随炉冷却至室温，共渗工艺完成。
30kg木炭与活性炭的混合物
6kg碳酸钠
10kg碳酸稀土混合物
30kg尿素
2kg氯化铵
20kg硼砂
2kg铝粉
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭27公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 5.6公斤，Ce2(CO3)3-01 4.4公斤；
第二步：氮碳共渗
35kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
40kg尿素
2kg氯化铵
20kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭32公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 9.5公斤，Ce2(CO3)3-01 10.5公斤；
第三步：氮碳共渗
45kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
45kg尿素
1kg氯化铵
6kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭42公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 3.6公斤，Ce2(CO3)3-01 2.4公斤；
共渗层厚度在92-96μm，表面硬度在HV1170。
25kg木炭与活性炭的混合物
7kg碳酸钠
15kg碳酸稀土混合物
25kg尿素
1.5kg氯化铵
25kg硼砂
1.5kg铝粉
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭22.5公斤，活性炭2.5公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 8公斤，Ce2(CO3)3-01 7公斤；
第二步：氮碳共渗
33kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
45kg尿素
1kg氯化铵
18kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭30公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 11公斤，Ce2(CO3)3-01 7公斤；
第三步：氮碳共渗
41kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
50kg尿素
1kg氯化铵
5kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭35公斤，活性炭6公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 3公斤，Ce2(CO3)3-01 2公斤；（给出具体配比量）共渗层厚度在100-105μm，表面硬度在HV1210。
30kg木炭与活性炭的混合物
7.2kg碳酸钠
10kg碳酸稀土混合物
27kg尿素
2kg氯化铵
22kg硼砂
1.8kg铝粉
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭27公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 4.6公斤，Ce2(CO3)3-01 5.4公斤；
第二步：氮碳共渗
38kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
39kg尿素
2kg氯化铵
18kg碳酸稀土混合物
其中木炭与活性炭的混合物包括：木炭35公斤，活性炭3公斤；其中碳酸稀土混合物包括：La2(CO3)3-1 8.5公斤，Ce2(CO3)3-01 9.5公斤；
第三步：氮碳共渗
42kg木炭与活性炭的混合物
3kg碳酸钠
48kg尿素
1kg氯化铵
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