40cr钢是广泛应用于重要结构件的典型渗氮钢,其所含元素cr有利于渗氮,经渗氮处理后可获得较高的表面硬度。其渗氮温度一般在500~600℃,普通的单纯热处理时间较长。安代明等人研究表明,经过激光淬火后表层具有较高的残余压应力,可大大提高零件的疲劳强度,处理层和基体的结合强度也比较高。
通过观察金相组织、测量表面硬度和渗层深度、检测耐蚀性等方法,研究了真空淬火预处理对40cr钢离子碳氮氧硫共渗层组织和性能的影响。结果表明,激光淬火预处理缩短了离子碳氮氧硫共渗的时间,降低了共渗的温度。
激光真空淬火预处理可提高共渗工件表面硬度及渗层深度,经激光淬火/离子多元共渗处理后,40cr钢表面的ε-fe2-3n相和fes含量增多,fe3c含量减少,可明显地改善其耐蚀性。
激光真空淬火处理使材料内部组织晶粒细化,位错密度增大,晶界数目增多,进而为氮原子扩散提供了更多的扩散通道。而离子轰击有净化表面作用,能去除工件表面钝化膜,可使不锈钢、耐热钢工件直接渗氮,渗层厚度和组织可以控制。
研究表明,离子多元共渗处理相对于单纯的渗氮处理可以缩短时间,可以提高材料表面的耐磨性和耐蚀性。为进一步提高40cr钢表面的强度和耐蚀性,缩短渗氮时间。