具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，包括加热保温阶段、脉冲渗碳阶段、碳化物析出球化阶段、淬火阶段；

所述的脉冲渗碳阶段是指渗碳/扩散多次交替的高浓度渗碳过程，其中渗碳气体以脉冲方式充入渗碳室，工件表层的碳浓度梯度通过渗碳/扩散的时间进行调整，表面含碳量接近该渗碳温度下碳在奥氏体中的最大溶解度；

所述的碳化物析出球化阶段包括：渗碳结束后，停止加热，立即充入设定压力的氮气，使工件表面快速冷却至Ac1线以上，并保温，使碳化物在奥氏体晶粒中快速析出，并抑制合金元素及合金碳化物的扩散，降低碳原子的扩散速率，改善碳化物的形态；

所述淬火阶段选择高压气淬或油淬。

所述的脉冲渗碳阶段，渗碳温度930-980℃，渗碳压力800-1500Pa，渗碳/扩散交替进行的次数及每次具体的时间根据所需的有效硬化层深度或碳浓度梯度曲线确定，渗扩比1：2～1:7，表面含碳量数值设定为1％～1.5％。

所述的碳化物析出球化阶段，在加热室或油淬室充入氮气，压力0.5～6×105Pa，充入气体与停止加热的时间间隔在15s以内，降温温度在Ac1线以上的保温时间为5-20min。

所述的淬火阶段：

若采用高压气淬方式，则通过控制气淬压力和风机转速调节淬火过程的冷却速度；

若采用油淬方式，则通过油温设定、是否搅拌、搅拌频率调节淬火过程的冷却速度，冷却速度的控制最大程度减小了工件的变形。

所述的脉冲渗碳阶段选择在真空条件下通入乙炔或丙烷气氛，利用高温条件下活性碳原子在固体中扩散，形成碳化物，冷却后达到表面硬化。

综上可见，本发明实施例的获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，脉冲渗碳阶段是指渗碳/扩散多次交替的高浓度渗碳过程，形成所需的表面碳浓度梯度；碳化物析出球化阶段是指立即充气使工件表面快冷至Ac1线以上某一温度并保温一段时间，促使碳化物在奥氏体中析出并形成弥散分布，同时利用心部余热使工件达到淬火温度。该工艺方法兼顾组织性能和变形量，一方面获得了高含碳量(1％-1.5％)的弥散分布的细小碳化物，实现了“外硬内韧”，另一方面减小了淬火畸变，实现了尺寸控制。是一种工艺时间短，渗碳效率高，设备运行成本低，产品表面性能优，变形小的方法，最大程度发挥了材料的强韧性，从而提高工件的服役性能。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

请参阅图2，本发明实施例中，一种获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，包括以下阶段：

(1)加热保温阶段：根据工件材质及尺寸确定加热过程是否分段，设定各段的加热温度、加热时间、保温时间，编制工艺曲线后，工件放于真空炉抽真空，运行加热。最后一段渗碳温度通常取930-980℃。

(2)脉冲渗碳阶段：根据工件的渗碳层深度或渗碳层的碳浓度梯度要求，设定渗碳/扩散交替运行的次数及每次运行的时间，编制在工艺曲线中。渗碳气体以脉冲方式充入渗碳室，气体种类通常为乙炔或丙烷，渗碳压力通常800-1500Pa，渗碳/扩散全部结束后，工件表面含碳量通常接近该渗碳温度下碳在奥氏体中的最大溶解度。

(2)碳化物析出球化阶段：根据工件的材质及尺寸确定充气压力和降温温度，编制在工艺曲线中。脉冲渗碳结束后，停止加热，立即充入0.5～6×105Pa的氮气，使工件表层快速冷却至温度Ac1线以上某一温度左右，保温5-20min。

(4)淬火阶段：根据工件的材质、组织性能及尺寸控制的要求，确定淬火方式及工艺参数，如高压气淬(6-20bar)，油淬(油温50-80℃、油搅拌)、气油淬(充气压力、充气时间、油温、油搅拌)等，此阶段主要是固化、进一步细化晶粒。

本方法应用于高端高性能渗碳齿轮件、轴承等零件的表层强化。

本发明的获得弥散分布的细小碳化物的真空渗碳方法，在脉冲渗碳阶段通过调整渗碳/扩散多次交替的时间获得所需的碳浓度梯度曲线，提高表面含碳量；在碳化物析出球化阶段通过充气使工件表层快速冷却从而在奥氏体晶粒中析出碳化物，并抑制碳化物的扩散形成弥散分布；在淬火阶段通过冷却速度的控制最大程度减小了工件的变形。是一种工艺时间短，渗碳效率高，设备运行成本低，产品表面性能优，变形小的方法，最大程度发挥了材料的强韧性，从而提高工件的服役性能。

本发明中：

所述的脉冲渗碳阶段，就是选择在真空条件下通入乙炔或丙烷气氛，利用高温条件下活性碳原子在固体中扩散，形成碳化物，冷却后达到表面硬化的目的。脉冲渗碳阶段非常关键，渗碳和扩散的时间直接影响着材料表层的碳浓度梯度曲线，进而影响着材料的显微组织及性能，渗碳温度的高低以及总渗碳时间的长短决定了奥氏体晶粒是否会长大。

所述的碳化物析出球化阶段，就是在脉冲渗碳结束后，停止加热，立即充入一定压力的氮气，使工件表面快速降低至Ac1线以上某一温度左右，并保温一段时间，促使碳原子在奥氏体晶粒中析出，抑制合金元素及合金碳化物的扩散，降低碳原子的扩散速率，促使形成弥散分布的细小碳化物。同时利用心部余热使工件达到淬火温度，缩短工艺时间，减小热处理功耗。

本发明的方法应用于高端高性能渗碳齿轮件、轴类件的表层强化。

与现有技术相比，本发明在脉冲渗碳阶段根据工件所需的碳浓度梯度曲线设计渗碳/扩散交替的次数及每次具体的工艺时间，精确控制渗碳层的含碳量；在碳化物析出球化阶段依靠立即充气，使工件表面快速降低至Ac1线以上某一温度左右，从而在奥氏体晶粒中析出碳化物，并抑制碳化物的扩散形成弥散分布；在淬火阶段通过冷却速度的控制最大程度减小了工件的变形。工件表面马氏体及残余奥氏体(1～2级)，心部组织(1～2级)，硬度63HRC以上，变形量小于0.15％。本发明方法具有工艺时间短，渗碳效率高，设备运行成本低，产品表面性能优，变形小的优点。最大程度发挥了材料的强韧性，从而提高工件的服役性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。