CN102912282A - 16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳的工艺方法,通过先对非渗碳部位进行保护,对深层要求的渗碳面渗碳,渗碳后对零件继续加工,加工出渗层渗度要求浅的渗层位置,对于渗碳层深的位置不进行加工,然后将除渗碳位置的其它位置进行保护后,对其进行二次渗碳。本发明保证了深层渗碳部位渗碳层深度在1.1mm~1.3mm,浅层渗碳部位渗碳层深度在0.2mm~0.5mm范围内,深层渗碳后表面硬度大于HRC60,浅层渗碳后表面硬度大于HRC52,心部硬度HRC35~45,并使其表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次渗碳工艺方法,尤其是一种16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳工艺方法。
背景技术
16Cr3NiWMoVNbE材料是航空领域使用的一种特殊材料,由这种材料加工成零件并进行热处理,由于航空领域特殊的使用要求,零件在热处理后要求不同的部位渗碳层深度不一样,相差很大,深层部位要求1.1mm~1.3mm,浅层部位要求0.2mm~0.5mm,零件在热处理后要求深层表面硬度要大于HRC60,浅层部位表面硬度大于HRC52,心部硬度为HRC35~45,即能保证内部综合机械性能指标,又能保证不同表面的高强度和高耐磨性,并保证材料的表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相应要求。此材料一般的热处理方式很难达到上述指标,由于渗碳层深度不一致,因此这两个部位的渗碳工序无法同步进行,需要进行二次渗碳,国内尚没有成型的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以使16Cr3NiWMoVNbE材料深层部位渗碳层深度在1.1mm~1.3mm,浅层部位渗碳层深度在0.2mm~0.5mm范围内,深层渗碳后表面硬度大于HRC60,浅层渗碳后表面硬度大于HRC52,心部硬度在 HRC35~45,并使其表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求的二次渗碳的热处理方法。本发明的工艺路线为:
1 准备16Cr3NiWMoVNbE材料零件;
2 将零件在电阻炉中进行调质处理,温度为910±10℃,保温时间为1~2h后油冷,在电阻炉中进行加温至650±30℃,保温时间为1~2h,空冷,然后机加出零件的深层渗碳面;
3 将零件除深层渗碳部分外的其它部分保护起来后进行渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.25)%C之间,保温时间为3~5h,第三阶段采用的碳势为碳浓度(1.00~1.15)%C之间,保温时间为1~6h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温25~35min,空冷出炉;
4 将零件在电阻炉中高温回火,加热至温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷后出炉;
5 将零件机加出浅层渗碳部分;
6 将零件除渗碳面以外的其它部分保护起来后渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.2)%C,保温时间为1.5~2h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温时间为25~35min,空冷出炉;
7 在电阻炉中高温回火,温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷,在可控气氛炉中淬火,温度为910±10℃,保温时间为25~30min加上每1mm最大厚度2~3min,油冷,在冰冷箱中冰冷,温度为≤-70℃,保温时间为2~2.5h,空冷,然后在电阻炉中回火,温度为200±10℃,保温时间为3~3.5h,空冷;
8 最终检验。
如上所述的第7步骤中,所述的淬火也可以将零件转入盐浴炉淬火:保温温度为910±10℃,冷却介质为淬火油,保温时间为:零件最厚截面尺寸值或条件厚度值mm乘以0.5~1min加上3~5min。
所述的条件厚度值为实际厚度(壁厚)乘以制件形状系数,各种截面的制件形状系数见HB/Z136《航空结构钢热处理工艺》。
本发明采用二次渗碳,在零件加工到一定尺寸后,对非渗碳部位进行保护,对深层要求的渗碳面渗碳,渗碳后对零件继续加工,加工出渗层渗度要求浅的渗层位置,对于渗碳层深的位置不进行加工,然后将除渗碳位置的其它位置进行保护后,对其进行二次渗碳,这样对于浅层是进行了一次渗碳,而对于深层采用了二次渗碳。保证深层渗碳部位渗碳层深度在1.1mm~1.3mm,浅层渗碳部位渗碳层深度在0.2mm~0.5mm范围内,深层渗碳后表面硬度大于HRC60,浅层渗碳后表面硬度大于HRC52,心部硬度 HRC35~45,并使其表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求的二次渗碳的热处理方法。
具体实施方式
一种16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳工艺方法,其步骤为:
1 准备16Cr3NiWMoVNbE材料零件;
2 将零件在电阻炉中进行调质处理,温度为910±10℃,保温时间为1~2h后油冷,在电阻炉中进行加温至650±30℃,保温时间为1~2h,空冷,然后机加出零件的深层渗碳面;
3 将零件除深层渗碳部分外的其它部分保护起来后进行渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.25)%C之间,保温时间为3~5h,第三阶段采用的碳势为碳浓度(1.00~1.15)%C之间,保温时间为1~6h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温25~35min,空冷出炉;
4 将零件在电阻炉中高温回火,加热至温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷后出炉;
5 将零件机加出浅层渗碳部分;
6 将零件除渗碳面以外的其它部分保护起来后渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.2)%C,保温时间为1.5~2h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温时间为25~35min,空冷出炉;
7 在电阻炉中高温回火,温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷,在可控气氛炉中淬火,温度为910±10℃,保温时间为25~30min加上每1mm最大厚度2~3min,油冷,在冰冷箱中冰冷,温度为≤-70℃,保温时间为2~2.5h,空冷,然后在电阻炉中回火,温度为200±10℃,保温时间为3~3.5h,空冷;
8 最终检验。
实施例
材料为16Cr3NiWMoVNbE的某发动机齿轮花键轴,最厚截面尺寸为18mm,要求渗碳后齿轮部分的表面硬度大于HRC60,花键处的表面硬度大于HRC53,心部硬度 HRC38~46,齿轮处的渗层深度1.0~1.3mm,花键处渗层深度0.3~0.6 mm,材料的表面显微组织及心部的显微组织符合相应的航空标准5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相关技术要求。
其渗碳步骤为:
1准备16Cr3NiWMoVNbE材料零件;
2 将零件在电阻炉中进行调质处理,温度为910℃,保温时间为1h后油冷,在电阻炉中进行加温至650℃,保温2h,空冷,然后机加出零件的深层渗碳面;
3 将零件除深层渗碳部分外的其它部分保护起来后进行渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在0.35%C,保温时间为35min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在1.10%C,保温时间为4h,第三阶段采用的碳势为碳浓度1.10%C,保温时间为4h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810℃,保温30min,空冷出炉;
4将零件在电阻炉中高温回火,加热至温度为680℃,保温时间为3.5h,空冷后出炉;
5将零件机加花键部分;
6将零件除渗碳面以外的其它部分保护起来后渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在0.35%C,保温时间为35min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在1.10%C,保温时间为2h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810℃,保温时间为30min,空冷出炉;
7 将零件在电阻炉中高温回火680℃保温3.5h,空冷,在可控气氛渗碳炉中淬火,保温温度为910℃,保温50min,油冷,在冰冷箱中冰冷,冰冷≤-70℃保温2.5h,空冷,电阻炉中回火200℃保温3.5h,空冷;
在电阻炉中高温回火,温度为680℃,保温时间为3.5h,空冷,在可控气氛炉中淬火,温度为910℃,保温时间为50min,油冷,在冰冷箱中冰冷,温度为-80℃,保温时间为2.5h,空冷,然后在电阻炉中回火,温度为200℃,保温时间为3.5h,空冷;
8最终检验:零件最终的齿轮表面硬度HRC61,花键表面硬度HRC55,心部硬度 HRC43,齿轮部分渗层深度1.19mm,花键部分渗层深度0.43 mm,材料的表面显微组织及心部的显微组织符合相应的航空标准5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相关技术要求。
Claims (2)
1.一种16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳工艺方法,其特征是,所述的工艺方法包括以下步骤:
(1)准备16Cr3NiWMoVNbE材料零件;
(2)将零件在电阻炉中进行调质处理,温度为910±10℃,保温时间为1~2h后油冷,在电阻炉中进行加温至650±30℃,保温时间为1~2h,空冷,然后机加出零件的深层渗碳面;
(3)将零件除深层渗碳部分外的其它部分保护起来后进行渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.25)%C之间,保温时间为3~5h,第三阶段采用的碳势为碳浓度(1.00~1.15)%C之间,保温时间为1~6h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温25~35min,空冷出炉;
(4)将零件在电阻炉中高温回火,加热至温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷后出炉;
(5)将零件机加出浅层渗碳部分;
(6)将零件除渗碳面以外的其它部分保护起来后渗碳,设备为可控气氛渗碳炉,温度为920±10℃,第一阶段采用的碳势为碳浓度在(0.25~0.45)%C之间,保温时间为30~40min,第二阶段采用的碳势为碳浓度在(1.00~1.2)%C,保温时间为1.5~2h;渗碳结束后在可控气氛渗碳炉中降温到810±10℃,保温时间为25~35min,空冷出炉;
(7)在电阻炉中高温回火,温度为680±10℃,保温时间为3~4h,空冷,在可控气氛炉中淬火,温度为910±10℃,保温时间为25~30min加上每1mm最大厚度2~3min,油冷,在冰冷箱中冰冷,温度为≤-70℃,保温时间为2~2.5h,空冷,然后在电阻炉中回火,温度为200±10℃,保温时间为3~3.5h,空冷;
(8)最终检验。
2.如权利要求1所述16Cr3NiWMoVNbE材料的二次渗碳工艺方法,其特征是,所述的步骤(7)的淬火是在盐浴炉中进行,温度为910±10℃,冷却介质为淬火油,保温时间为:零件最厚截面尺寸值或条件厚度值乘以0.5~1分钟再加上3~5分钟。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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