CN103556105A - 10CrNi2Mo3Cu2V材料的渗碳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种10CrNi2Mo3Cu2V材料的渗碳方法,采用调质热处理工艺及表面渗碳强化技术,在保证表面均有高强度、高耐磨性及高疲劳寿命的前提下,心部组织的具有高的综合机械性能,确定其热处理的最佳温度范围及渗碳的温度及渗碳后冷却及淬火、冰冷及回火工艺,以及采用可控气氛渗碳技术,保证了材料在渗碳后表面显微组织及心部的显微组织符合MMS5001《渗碳金相组织检验标准》的相应要求,达到航空产品所要求的技术指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种渗碳方法,尤其是一种10CrNi2Mo3Cu2V材料的渗碳方法。
背景技术
目前,欧洲及美国直升机齿轮基本上采用的材料为9310钢,即通常所称的一代齿轮钢,其热处理工艺为渗碳热处理,国内近几年正在进行9310钢材料的研制,研制过程中存在很多问题,还正在解决,国外的9310钢的热处理工艺,经过几年的研究,现在基本可以进行生产,国产化的9310钢已经部分试生产使用,渗碳热处理工艺也开始应用,但还存在很多问题没有解决。10CrNi2Mo3Cu2V材料其各项性能优于9310钢,10CrNi2Mo3Cu2V材料主要增加了耐热及强化元素Si、Mo、Cu和V的含量,提高了中温强度,可以在200℃环境中工作,由于该材料具有的优良性能,该材料已逐步被国外先进的航空发动机所采用。对于在航空产品上的应用,要求在保证表面均有高强度、高耐磨性及高疲劳寿命的前提下,心部组织的具有高的综合机械性能,具体要达到的技术指标为:渗碳层深度在0.4mm以上;渗碳后表面硬度HRC60,心部硬度HRC33~41;其表面显微组织及心部的显微组织符合MMS5001《渗碳金相组织检验标准》的相应要求,即表面显微组织为马氏体+少量碳化物,心部组织为低碳马氏体+少量铁素体,残余奥氏体小于10%。由于在国内对于10CrNi2Mo3Cu2V材料的研制刚刚起步,尚没有成型渗碳方法,因此不能达到航空产品所要求的性能。
发明的内容
本发明的目的是提供一种10CrNi2Mo3Cu2V材料的渗碳方法,使材料达到航空产品所要求的性能,即材料渗碳后,渗碳层深度在0.4mm以上;渗碳后表面硬度HRC60,心部硬度HRC33~41;表面显微组织为马氏体+少量碳化物,心部组织为低碳马氏体+少量铁素体,残余奥氏体小于10%。
本发明的具体方法为:
1准备10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件;
2将零件放入空气循环炉中进行预氧化,保温温度为450±14℃,时间为30~40min,然后空冷至室温;
3将零件取出后,放入可控气氛双室炉进行渗碳,渗碳温度为927℃±8℃,Ⅰ阶段碳势为0.35%~0.45%,保温时间为30~40min,Ⅱ阶段碳势为1.2%~1.25%,保温时间4.5~5.5h,随炉冷却至低于150℃时出炉;在空气中冷却至室温,然后放置在可控气氛双室炉内进行高温回火,温度621±15℃,保温2~3.5h后,充氮气冷却至室温;
4将零件放入到少氧化设备内进行淬火,温度904℃±8℃,保温时间15~45min后,油冷,然后放在氟利昂制冷的冰冷设备中冷却,温度低于-80℃,保温时间不小于4h,然后放在专用的回火设备内进行回火,回火温度为150±8℃,保温时间为2~4h;
5将零件取出后,在0.15~0.25MPa压力下进行吹砂,吹砂时间不超过20min;
6最终检验。
本发明采用调质热处理工艺及表面渗碳强化技术,在保证表面均有高强度、高耐磨性及高疲劳寿命的前提下,心部组织的具有高的综合机械性能,确定其热处理的最佳温度范围及渗碳的温度及渗碳后冷却及淬火、冰冷及回火工艺,以及采用可控气氛渗碳技术,保证了材料在渗碳后渗碳层深度在0.40mm以上,渗碳后表面硬度大于HRC60,心部硬度达到HRC33~41;表面显微组织为马氏体+少量碳化物,心部组织为低碳马氏体+少量铁素体,残余奥氏体小于10%,其表面显微组织及心部的显微组织符合MMS5001《渗碳金相组织检验标准》的相应要求,达到航空产品所要求的技术指标。
具体实施方式
1准备10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件;
2将零件放入空气循环炉中进行预氧化,保温温度为450±14℃,时间为30~40min,然后空冷至室温;
3将零件取出后,放入可控气氛双室炉进行渗碳,渗碳温度为927℃±8℃,Ⅰ阶段碳势为0.35%~0.45%,保温时间为30~40min,Ⅱ阶段碳势为1.2%~1.25%,保温时间4.5~5.5h,随炉冷却至低于150℃时出炉;在空气中冷却至室温,然后放置在可控气氛双室炉内进行高温回火,温度621±15℃,保温2~3.5h后,充氮气冷却至室温;
4将零件放入到少氧化设备内进行淬火,温度904℃±8℃,保温时间15~45min后,油冷,然后放在氟利昂制冷的冰冷设备中冷却,温度低于-80℃,保温时间不小于4h,然后放在专用的回火设备内进行回火,回火温度为150±8℃,保温时间为2~4h;
5将零件取出后,在0.15~0.25MPa压力下进行吹砂,吹砂时间不超过20min;
6最终检验。
实施例
材料为10CrNi2Mo3Cu2V的某发动机齿轮,最大外径达到φ537mm。零件进行渗碳后的要求为:渗层深度1.05~1.24mm,齿根及齿根圆角渗层深度≥0.96mm,表面硬度HRC≥60,心部硬度HRC33~41。
1准备10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件;
2将零件放入空气循环炉中进行预氧化,保温温度为450℃,时间为30min,然后空冷至室温;
3将零件取出后,放入可控气氛双室炉进行渗碳,渗碳温度为927℃℃,Ⅰ阶段碳势为0.35%,保温时间为30min,Ⅱ阶段碳势为1.2%%,保温时间5h,随炉冷却至145℃时出炉;然后在可控气氛双室炉内进行高温回火,温度621℃,保温3h后,充氮气冷却至室温;
4将零件放入到少氧化炉内进行淬火,温度904℃℃,保温时间20min后,油冷,然后放在氟利昂制冷的冰冷设备中冷却,温度为-85℃,保温时间为4.5h,然后放在……内回火,回火温度为150℃,保温时间为4h;
5将零件取出后,在0.25MPa压力下进行吹砂,吹砂时间为10min;
6最终检验。检验结果为:零件渗层深度1.20mm,齿根及齿根圆角渗层深度1.02mm,表面硬度HRC61,心部硬度HRC37,满足要求。
Claims (1)
1.一种10CrNi2Mo3Cu2V材料的渗碳方法,其特征是,所述的方法包括以下步骤:
(1)准备10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件;
(2)将零件放入空气循环炉中进行预氧化,保温温度为450±14℃,时间为30~40min,然后空冷至室温;
(3)将零件取出后,放入可控气氛双室炉进行渗碳,渗碳温度为927℃±8℃,Ⅰ阶段碳势为0.35%~0.45%,保温时间为30~40min,Ⅱ阶段碳势为1.2%~1.25%,保温时间4.5~5.5h,随炉冷却至低于150℃时出炉;在空气中冷却至室温,然后放置在可控气氛双室炉内进行高温回火,温度621±15℃,保温2~3.5h后,充氮气冷却至室温;
(4)将零件放入到少氧化设备内进行淬火,温度904℃±8℃,保温时间15~45min后,油冷,然后放在氟利昂制冷的冰冷设备中冷却,温度低于-80℃,保温时间不小于4h,然后放在专用的回火设备内进行回火,回火温度为150±8℃,保温时间为2~4h;
(5)将零件取出后,在0.15~0.25MPa压力下进行吹砂,吹砂时间不超过20min;
(6)最终检验。
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