一种电子束处理30CrMo钢的方法

本发明属于30crmo钢高能束表面改性，具体涉及一种电子束处理30crmo钢的方法。

背景技术：

1、30crmo钢具有高强度与高韧性等优点，应用在工业生产加工领域的场景正日益增多。但在实际应用过程中不可避免地在恶劣环境中服役，30crmo钢表面发生摩擦磨损，接触面的疲劳是造成其失效的重要原因。

2、电子束表面改性技术作为新型的高能束处理材料表面技术，具有能量利用率高达90%以上、提升效果显著等优点，在实际生产中有广阔前景。但是由于电子束作用于材料表面的单位面积内能量作用较大且不均匀，影响实际提升效果。因此，本专利提出一种电子束表面处理30crmo钢的方法，即能提升30crmo钢表面硬度，还可提高试块的耐磨性能，并将机理研究与实验结论应用于其他金属材料表面改性中，扩展高能束材料表面加工领域。

技术实现思路

1、本发明的目的是：本发明对30crmo钢工件进行铣削切割，用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的试块进行清洗；最后通过电子束处理得到试样成品。本发明在有效提升表面硬度的同时，可提高试块表面耐磨性，具有极好的实际应用场景。

2、为解决上诉问题，本发明所采用的技术方案是：一种电子束处理30crmo钢的方法，包括诸多步骤。

3、1、一种电子束处理30crmo钢的方法。

4、步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的工件进行清洗,去除表面油污与杂质。

5、步骤1结束后进行步骤2。

6、步骤2：电子束处理，将调质处理及清洗后的工件放置于电子束焊机的热加工室内，用扩散泵串联罗茨泵对电子枪室和焊接加工室进行抽真空，使得电子枪室真空度为1.33×10^(-3)pa,加工室真空度为5×10^(-2)pa。设定电子束焊机工艺参数，电子束流加速电压为60kv，电子束加工束流为8ma、9ma、10ma,电子枪移动速度为3 mm/s、5 mm/s、7mm/s,电子束束斑直径为5mm。然后使用电子束清洗处理后的工件进行表面处理，得到成品。

7、步骤2结束后进行步骤3。

8、步骤3：组织与性能测试，利用geminisem 300电子显微镜观测试块组织，利用hdx-1000tm显微硬度计以1.96n载荷、15s加载时间来测量工件显微硬度;hsr-2m摩擦磨损试验机在载荷20n，往复长度为3mm,测试40min的条件下测量工件表面耐磨性能。用fa1104n型电子天平测量试样的磨损失重量，天平精度为0.0001g。

9、2、根据权利要求1所述的一种电子束处理30crmo钢的方法，特征在于：步骤1前需进行切割处理，采用数控铣床将30crmo钢工件切割成40mm×40mm×40mm的试块，铣削过程中保持每个工件的进刀量一致、铣削速度相同，得到铣削后的试块。

10、3、根据权利要求1所述的一种电子束处理30crmo钢的方法，特征在于：步骤1所述的清洗溶剂主要成分为丙酮和无水乙醇。与现有技术相比，本发明具有诸多有益效果。

11、1.本发明采用电子束处理30crmo钢表面方式，在提高表面硬度的同时，还可有效提升试样表面耐磨性。本发明采用电子束处理方式，使30crmo钢急剧加热达到材料熔点，而后迅速降温。急剧升温、骤冷过程使得试块表面快速硬化，实现试块表面硬度、耐磨性能整体提升。

12、2.本发明在连续电子束处理30crmo钢时，电子束流作用于试块表面，短时间内产生大量热量而后扩散失。由于基体冷却速度较大，通过快速升温、急速冷却的方式使得材料熔融层和热影响区域组织生长细化，表面硬度、耐磨性得到提升，类似于热处理淬火效果。试块基体则因受热温度较低，内部组织不变，材料内部仍具有的韧性。因此本发明可实现表面性能如硬度、耐磨性等整体提高。

13、3.本发明关于电子束处理30crmo钢的过程是在真空加工室内进行，可保证加工过程环境无污染，避免30crmo钢与外界接触；同时能量传递介质为电子，具有能量转换高、作用效果好等特点。

14、4.本发明制备的30crmo钢基体显微硬度为280.30hv，重熔层显微硬度为607.58hv，重熔层硬度是基体硬度的2.17倍。即经过本发明电子束处理，30crmo钢试块表面硬度得到显著提高。在20n载荷下，往复长度为3mm,测试40min，磨失重量仅为0.6mg,相较于未电子束处理的试块磨损重量1.2mg有较大提升。

技术特征：

1.一种电子束处理30crmo钢的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电子束处理30crmo钢的方法，特征在于：步骤1前需进行切割处理，采用数控铣床将30crmo钢工件切割成40mm×40mm×40mm的试块，铣削过程中保持每个工件的进刀量一致、铣削速度相同，得到铣削后的试块。

3.根据权利要求1所述的一种电子束处理30crmo钢的方法，特征在于：步骤1所述的清洗溶剂主要成分为丙酮和无水乙醇。

技术总结
本发明公开一种电子束处理30CrMo钢的方法，具体包括以下步骤：步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用清洗溶剂对铣削后的工件进行清洗。步骤2：电子束处理，用电子束对工件表面连续处理。步骤3：组织与性能测试，通过激光显微镜测得表面摩擦磨损形貌，用电子显微镜观察内部组织，显微硬度计测量硬度与摩擦磨损试验机检测其耐磨性。即本发明公开的方法不仅能提升30CrMo钢表面硬度，还可提高试块的耐磨性，具有良好的应用场景。

技术研发人员：郭金科,王荣,李新凯
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13