一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法

摘要

本发明公开了一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，该方法为：一、对钛基或锆基金属工件的表面进行预处理；二、将金属工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空，通入Ar和CO

说明书

技术领域

本发明属于金属材料的表面处理技术领域，具体涉及一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法。

背景技术

钛、锆均具有优良的耐蚀性能，高的比强度，良好的加工性能。但是，它们的耐磨性差，摩擦时易产生烧接。钛、锆与人体骨骼、体液和脑组织的生物相容性好，可用来作为医学中骨骼等的替代材料。在航空工业中，空间条件下服役航天器及其活动构件要承受低温和交变温度、高能粒子辐照、原子氧侵蚀、碎片撞击及微尘冲刷等极端环境的综合作用，其失效行为和机制与地面常规环境下有很大差异，齿轮、滑道、轴承、分离机构卡环等空间机构在频繁的交变载荷作用下的损坏更加严重，因此，对材料的耐磨、抗氧化性能提出了更高的要求。为此，人们积极开展研究，希望通过钛、锆材料的表面处理，以提高其耐磨性。

目前，在众多的表面处理技术中，用渗碳工艺提高钛、锆的耐磨性能最为显著。然而，普通的等离子渗碳方法和真空气体渗碳方法通常是通过甲烷、乙炔等气体提供碳元素，同时也伴随着有氢元素的生成，这样，在引入碳元素的同时，也将氢元素引入，发生钛、锆材料的“氢脆”现象，使钛、锆材料的塑性、韧性及抗拉强度大幅度下降。

钛表面无氢渗碳技术，以及锆表面无氢渗碳技术中，通过真空下的石墨作为源极，溅射出C原子，在钛、锆表面进行渗碳，虽然避免了氢元素的引入，但溅射出的大颗粒C原子容易在表面堆积，阻挡后续C元素的渗入。杨红博的硕士论文“金属Zr双辉等离子渗铜渗碳表面强化”中采用无氢渗碳技术在锆表面形成了ZrC，渗层很薄，仅有10-20μm。

公开号为CN101177774A的发明专利“一种钛及钛合金表面氧碳共渗的设备及方法”是在钛及钛合金表面进行氧碳共渗，实现了钛表面无氢硬化。公开号为CN102703852A的发明专利“一种两相钛合金表面复合无氢氧碳共渗的方法”是在两相钛合金表面进行复合无氢氧碳共渗，显著提高了钛合金的表面硬度，同时保障了钛合金良好的力学性能。

该两项发明专利采用的是真空气体化学热处理在钛表面渗氧碳，氧碳共渗的温度高，时间长。鉴于上述技术存在的“氧碳共渗温度高，处理时间长”的缺点，发明了本专利。本专利能够很好的克服“氧碳共渗温度高，时间长”的缺点，实现低温、短时间的氧碳共渗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法。该制备方法简单、渗速快、渗层深，制备的硬化层为TiC或ZrC为主要相的复合渗层或者以钛或锆的氧化物为主要相的复合渗层，渗层硬度高，复合渗层具有优良的韧性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、对钛基或锆基金属工件的表面进行预处理；

步骤二、将步骤一中经预处理后的钛基或锆基金属工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至1×10^-3Pa～9×10^-3Pa后，同时通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:(0.1～10)；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到1Pa～600Pa时，对钛基或锆基金属工件加载200V～500V的负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对钛基或锆基金属工件进行10min～30min的清洗，然后负偏压升至600V～1200V，对钛基或锆基金属工件进行加热，使钛基或锆基金属工件的温度升至550℃～1100℃，然后进行0.3h～50h的离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，使钛基或锆基金属工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的钛基或锆基金属工件，所述钛基或锆基金属工件的表面形成5μm～3000μm厚的硬化层，硬度达到700HV～2100HV。

上述的一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，其特征在于，步骤一中所述锆基金属为纯锆、锆锡合金或锆铌合金。

上述的一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，其特征在于，步骤一中所述预处理包括酸洗、机械抛光、除油清洗和脱水烘干。

上述的一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，其特征在于，步骤二中所述Ar和CO₂气体的质量纯度均不低于99.99％。

上述的一种钛基或锆基金属表面等离子氧碳共渗的方法，其特征在于，步骤四中所述硬化层为钛的氧化物和碳化物或者锆的氧化物和碳化物。

本发明的金属表面离子氧碳共渗的理论依据为：

在真空室中，分别通入Ar和CO₂气体。在辉光放电条件下，等离子体可以活化转化CO₂，其反应机理如式(1)、式(2)和式(3)：

CO₂+e→CO+O+e(1)

CO₂+e→C+2O+e(2)

CO+e→C+O+e(3)

随后电子与C原子和O原子的碰撞产生正离子并释放电子，其反应机理如式(4)和式(5)：

C+e→C⁺+2e(4)

O+e→O⁺+2e(5)

等离子体中的C离子和O离子在电场的作用下加速向钛、锆基体表面迁移，被钛、锆基体吸附的C⁺和O⁺得到电子成为C原子和O原子，如式(6)和式(7)。

C⁺+e→C(6)

O⁺+e→O(7)

并且在与金属工件相撞时产生溅射效应，同时离子的动能转化成热能将金属工件加热到处理温度。在金属工件发生了如下的反应，如式(8)～式(11)，生成TiC和钛的氧化物、ZrC和锆的氧化物。

Ti+C→TiC(8)

Ti+nO→TiO_n(9)

Zr+C→ZrC(10)

Zr+nO→ZrO_n(11)

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用CO₂气体提供C原子和O原子，未使用含氢气体，从根本上避免了因引入氢元素导致的“氢脆”现象。

2、相对于真空气体无氢渗碳和氧碳共渗等表面处理方法，本发明具有如下所述的优点：①渗速快。等离子氧碳共渗的速度要比气体氧碳共渗快得多，缩短了氧碳共渗的时间，基本为气体渗时间的1/3～1/5；②处理温度低，工件变形小。气体氧碳共渗时CO₂的分解必须在一定的温度以上才能实现，处理温度低就无法产生氧碳共渗所需的活性C原子和O原子。而离子氧碳共渗过程中，C和O的活化由外加电场控制，即使在很低的温度下，气体分子仍能分解，活性C原子和O原子仍能形成。所以相较于气体氧碳共渗，离子氧碳共渗可以比其低得多的温度下进行。公开号为CN101177774A的发明专利“一种钛及钛合金表面氧碳共渗的设备及方法”中钛表面氧碳共渗的最低温度为700℃，而在本发明中，离子氧碳共渗的最低温度可降低至550℃。③工艺简单、灵活，制备的硬化层为复合渗层，不仅渗层硬度高，且韧性好。通过调整气体压力、气体比例、电频率、反应温度、反应时间等参数，可对钛硬化层的组织、成分进行有针对性的控制，既可得到以TiC(ZrC)为主要相的复合渗层，又可得到以钛或锆的氧化物为主要相的复合渗层，复合渗层具有优良的韧性。④渗层深。本发明可在钛或锆表面制备的硬化层最深可达3mm，极大提升了工件的服役寿命。⑤节能、省气、无污染。等离子氧碳共渗和其他等离子化学热处理一样，都是在真空低压气氛中进行的，耗气量和废气排放量都非常低，不会有环境污染问题。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中TA2钛合金工件硬化层的X-射线衍射谱图。

图2为本发明实施例1中TA2钛合金工件硬化层的断面形貌图。

图3为本发明实施例1中TC4钛合金工件硬化层的X-射线衍射谱图。

图4为本发明实施例10中Zr-0纯锆工件硬化层的X-射线衍射谱图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的TA2钛合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α型TA2钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗和脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TA2钛合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至1×10^-3Pa，再同时通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:4；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到100Pa时，对TA2钛合金工件加载300V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗10min，然后升高负偏压至800V，对TA2钛合金工件进行加热，使TA2钛合金工件升温至900℃，然后进行15h的离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，使TA2钛合金工件随炉冷却至80℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TA2钛合金工件，所述TA2钛合金工件的表面形成硬化层。

图1为本实施例中TA2钛合金工件硬化层的X-射线衍射谱图，经分析，所述硬化层为钛的碳化物和钛的氧化物；图2为本实施例中TA2钛合金工件硬化层的断面形貌图，从图中可以看出所述硬化层的深度为1200μm，并且金相断面硬度呈梯度变化，测得硬化层的表面平均显微硬度为1500HV。

实施例2

本实施例的TA12钛合金(α型)表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α型钛合金TA12钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TA12钛合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至9×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:10，调节真空度至1Pa；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到1Pa时，对TA12钛合金工件加载200V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对TA12钛合金工件进行清洗30min，然后升高负偏压至1200V，对TA12钛合金工件进行加热，使其升温至1100℃，然后进行50h的离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，TA12钛合金工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TA12钛合金工件，所述TA12钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为2100HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为3000μm。

实施例3

本实施例的α+β型TC4钛合金工件等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对TC4钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TC4钛合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至4×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为10:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到600Pa时，对TC4钛合金工件加载500V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对TC4钛合金工件进行清洗200min，然后升高负偏压至800V，对TC4钛合金工件进行加热，使其升温至930℃，经过5h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至90℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TC4钛合金工件，所述TC4钛合金工件的表面形成硬化层。

图3为本发明实施例1中TC4钛合金工件硬化层的X-射线衍射谱图。经分析，所述硬化层为钛的碳化物和钛的氧化物；测得硬化层表面平均显微硬度为1300HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为200μm。

实施例4

本实施例的TB1钛合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对β型TB1钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TB1钛合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至3×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:5；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到230Pa时，对TB1钛合金工件加载230V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对TB1钛合金工件进行清洗25min，然后升高负偏压至600V，对TB1钛合金工件进行加热，使其升温至550℃，经过1.5h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TB1钛合金工件，所述TB1钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为700HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为5μm。

实施例5

本实施例的TA1钛合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α型TA1钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TA1工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至7×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为5:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到10Pa时，对工件加载300V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗13min，然后升高负偏压至700V，对工件进行加热，使工件升温至750℃，经过30h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至95℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TA1钛合金工件，所述TA1钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为1400HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为1400μm。

实施例6

本实施例的TA3钛合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α型TA3钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TA3工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至5×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为3:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到350Pa时，对工件加载400V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗22min，然后升高负偏压至1000V，对工件进行加热，使工件升温至1000℃，经过3h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至88℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TA3钛合金工件，所述TA3钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为1100HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为200μm。

实施例7

本实施例的TC6钛合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α+β型TC6钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TC6工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至8×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为7:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到25Pa时，对工件加载360V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗27min，然后升高负偏压至910V，对工件进行加热，使工件升温至930℃，经过10h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至70℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TC6钛合金工件，所述TC6钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为1000HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为700μm。

实施例8

本实施例的TC21钛合金等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对α+β型TC21钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TC21工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至2×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:7；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到500Pa时，对工件加载230V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗19min，然后升高负偏压至700V，对工件进行加热，使工件升温至720℃，经过5h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至60℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TC21钛合金工件，所述TC21钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为850HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为70μm。

实施例9

本实施例的TB2钛合金等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对β型TB2钛合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的TB2工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至6×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:9；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到136Pa时，对工件加载460V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗18min，然后升高负偏压至860V，对工件进行加热，使工件升温至830℃，经过0.3h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至70℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的TB2钛合金工件，所述TB2钛合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为720HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为10μm。

实施例10

本实施例的Zr-0纯锆表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对Zr-0纯锆工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的Zr-0工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至1×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为10:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到1Pa时，对工件加载200V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对工件进行清洗30min，然后升高负偏压至880V，对工件进行加热，使工件升温至915℃，经过8h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的Zr-0纯锆工件，所述Zr-0纯锆工件的表面形成硬化层。

图3为本实施例中Zr-0纯锆工件硬化层的X-射线衍射谱图，经分析，所述硬化层为锆的碳化物和锆的氧化物；测得硬化层表面平均显微硬度为1050HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为600μm。

实施例11

本实施例的Zr-2锆锡合金等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对Zr-2锆锡合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的Zr-2锆锡合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至9×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:10；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到600Pa时，对Zr-2锆锡合金工件加载500V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对Zr-2锆锡合金工件进行清洗10min，然后升高负偏压至1200V，对Zr-2锆锡合金工件进行加热，使Zr-2锆锡合金工件升温至1100℃，经过50h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的Zr-2锆锡合金工件，所述Zr-2锆锡合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为2100HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为3000μm。

实施例12

本实施例的Zr-4锆锡合金等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对Zr-4锆锡合金工件进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的Zr-4锆锡合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至5×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为5:1；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到420Pa时，对Zr-4锆锡合金工件加载300V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对Zr-4锆锡合金工件进行清洗17min，然后升高负偏压至600V，对Zr-4锆锡合金工件进行加热，使工件升温至550℃，经过1h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，工件随炉冷却至100℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的Zr-4锆锡合金工件，所述Zr-4锆锡合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层表面平均显微硬度为700HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为5μm。

实施例13

本实施例的Zr-2.5Nb锆铌合金表面等离子氧碳共渗的方法包括以下步骤：

步骤一、对Zr-2.5Nb锆铌合金工件的表面进行酸洗、机械抛光、除油清洗、脱水烘干的预处理；

步骤二、将步骤一中所述经预处理后的Zr-2.5Nb锆铌合金工件置于离子化学热处理炉中，预抽真空至3×10^-3Pa，分别通入Ar和CO₂气体，控制Ar和CO₂的流量比为1:3；

步骤三、当步骤二中的离子化学热处理炉内的真空度达到33Pa时，对Zr-2.5Nb锆铌合金工件加载420V负偏压，产生辉光放电，用辉光等离子体对Zr-2.5Nb锆铌合金工件进行清洗23min，然后升高负偏压至890V，对Zr-2.5Nb锆铌合金工件进行加热，使其升温至900℃，然后进行0.3h离子氧碳共渗处理；

步骤四、待步骤三中离子氧碳共渗处理完毕后关闭偏压电源，停止通气，Zr-2.5Nb锆铌合金工件随炉冷却至90℃以下出炉，得到经离子氧碳共渗处理的Zr-2.5Nb锆铌合金工件，所述Zr-2.5Nb锆铌合金工件的表面形成硬化层，测得硬化层的表面平均显微硬度为830HV，通过测量硬化层金相断面硬度呈梯度变化，测得本实施例所制硬化层的深度为30μm。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。