CN106342096B - 9310钢的渗碳方法 - Google Patents
9310钢的渗碳方法Info
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Abstract
本发明涉及一种9310钢的渗碳方法，采用合理的工序及参数设置，通过在可控气氛炉内渗碳，以及随后进行热处理及冷冻处理，使9310钢材料的零件渗碳厚度分别可以达到0.7～0.9mm、1.27～1.47mm或同一零件存在两种不同的渗碳深度1.10～1.25mm和1.9～2.1mm，同时满足了零件的碳浓度梯度、残余奥氏体含量及金相组织及硬度要求，为9310钢的渗碳提供了一种新的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种渗碳方法，尤其是对9310钢的渗碳方法。
背景技术
9310钢材料渗碳工艺在航空领域应用极少，属于新材料渗碳热处理技术领域。在使用过程中，对于不同零件，要求渗碳深度不同，通常的渗碳深度区域为0.7～0.9mm、1.27～1.47mm或同一零件存在两种不同的渗碳深度1.10～1.25mm和1.9～2.1mm，同时要求：
零件渗碳淬火后HRC60深度至少占有效渗层深度的45％；
渗碳层中的碳浓度梯度不大于0.95％(轴类)或0.9％(轮齿类)；
渗碳层中的残余奥氏体含量不大于10％；
渗碳层金相组织，表面硬度和中心硬度满足技术要求(STA100-84-20标准)；
由于表面浓度(碳浓度不大于0.9％C)和HRC60深度是相互矛盾的指标，只有控制好表面浓度在0.7-0.9％C之间，才能达到上述技术指标。要达到以上所述的各项指标，国内尚无成熟的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗碳方案，在既满足零件的表面碳浓度又满足HRC60渗碳层深度的同时，保证渗碳层深度和各项机械性能指标要求。
本发明的技术方案如下：
方案一：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部位镀铜保护起来后放入可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温3～4小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟后，空冷至室温；
(3)随后将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(4)零件放入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(6)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(7)最终检验。
以上步骤中，步骤(4)结束后应立即开始步骤(5)。
方案二：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部件镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温7～8小时，然后，保护温度不变，碳势为0.90～0.95％，保温1～4小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟；
(3)将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(4)零件进入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(6)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(7)最终检验。
以上步骤中，步骤(4)结束后应立即开始步骤(5)。
方案三：
(1)将加工好的零件上除了要求渗碳深度为1.9～2.1mm的部位以外镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为1.0～1.05％，保温8～9小时，然后，保护温度不变，碳势为0.90～0.95％，保温3～5小时；
(2)将零件上要求渗碳深度为1.10～1.25mm的部位的铜去除后，放入可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温6～7小时，然后，碳势为0.90～0.95％，保温1～2小时；
(3)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟；
(4)将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(5)零件进入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(6)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(7)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(8)最终检验。
以上步骤中，步骤(5)结束后应立即开始步骤(6)。
本发明通过不同的技术参数，可以实现9310钢的渗碳要求，第一种方案可以实现渗碳深度0.7～0.9mm，第二种方案可以使渗碳深度达到1.27～1.47mm，第三种方法中，经过一次渗碳后深度为1.55～1.65mm，再经过二次渗碳后此部位深度为1.9～2.1mm。而其它渗碳部位经过第二次渗碳后深度为1.10-1.25mm。同时，冷处理工序是保证残余奥氏体含量的关键。而淬火后至冷处理的时间间隔尽量缩短和冷处理过程中充足的保温时间又是冷处理工序的关键。
具体实施方式
一种9310钢的渗碳方法，包括以下步骤：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部位镀铜保护起来后放入可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温3～4小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟后，空冷至室温；
(3)随后将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(4)零件放入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(6)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(7)最终检验。
以上步骤中，步骤(4)结束后应立即开始步骤(5)。
实施例1：
9310钢液压泵传动小齿轮，要求有效渗碳层深度为0.7～0.9mm，HRC60深度不小于0.32mm，残余奥氏体含量不大于10％，表面碳浓度不大于0.9％，表面硬度为HRA81-83，中心硬度HRC33-41，具体渗碳工艺如下：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部件镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927℃，碳势为0.4％，保温35分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.98％，保温3.5小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟；
(3)将零件进行高温回火，温度为621℃，时间为2.8小时；
(4)可控气氛炉加热，温度815℃，时间为72分钟，然后进行温度为60℃的热油冷，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温5小时后，空冷至零件恢复室温。
(6)将零件放入空气循环炉，温度150℃，保温3.5小时后，空冷至室温。
(7)最终检验：结果为：
渗碳层深度：0.82mm
HRC60深度：0.35mm
表面硬度：HRA81.5
心部硬度：HRC39.5
以上结果满足要求。
实施例2：
9310钢并车齿轮，要求有效渗碳层深度为1.27～1.45mm，HRC60深度不小于0.57mm，残余奥氏体含量不大于10％，表面碳浓度不大于0.9％，表面硬度为HRA81-83，中心硬度HRC33-41，具体渗碳工艺如下：
1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部件镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927℃，碳势为0.38％，保温38分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.98％，保温8小时，然后，保护温度不变，碳势为0.93％，保温3小时；
2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室，温度为815℃，保温30分钟；
3)将零件进行高温回火，温度为621℃，时间为2.7小时；
4)零件进入转底炉加热，温度815℃，时间为76分钟，然后放入到温度为60℃的热油冷，保持时间为2分钟；
5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温5小时后，空冷至零件恢复室温；
6)将零件放入空气循环炉，温度150℃，保温3.5小时后，空冷至室温。
7)最终检验，最终结果为：
渗碳层深度：1.42mm
HRC60深度：0.78mm
表面硬度：HRA82.5
心部硬度：HRC38.5
以上结果满足要求。
实施例3：
9310钢初减大齿轮，要求齿部有效渗碳层深度为1.10～1.25mm，轴部有效渗碳层深度为1.9～2.1mm，齿部HRC60深度不小于0.5mm，轴部HRC60深度不小于0.86mm，残余奥氏体含量不大于10％，表面碳浓度不大于0.9％，表面硬度为HRA81-83，中心硬度HRC33-41，具体工艺如下：
1)将加工好的零件上除了要求渗碳深度为1.9～2.1mm的部位以外镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为930℃，碳势为0.40％，保温34分钟，然后，保护温度不变，碳势为1.03％，保温8.5小时，然后，保护温度不变，碳势为0.97％，保温4小时；
2)将零件上不需要进行渗碳的地方镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为930℃，碳势为0.40％，保温30分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.98％，保温6.6小时，然后，保护温度不变，碳势为0.92％，保温1.8小时；
3)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室，温度为815℃，碳势0.85％，保温30分钟；
4)将零件进行高温回火，温度为621℃，时间为2.6小时；
5)零件进入转底炉加热，温度815℃，保温65分钟，然后进行温度为70℃的热油冷，保持时间为2分钟；
6)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温6小时后，空冷至零件恢复室温。
7)将零件放入空气循环炉，温度149℃，保温3.5小时后，空冷至室温。
8)最终检验：最终结果为：。
渗碳层深度：深层2.05mm，浅层1.23mm
HRC60深度：渗层1.02mm，浅层0.52mm
表面硬度：HRA82
心部硬度：HRC39
以上结果满足要求。
Claims (6)
1.一种9310钢的渗碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部位镀铜保护起来后放入可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温3～4小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟后，空冷至室温；
(3)随后将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(4)零件放入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(6)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(7)最终检验。
2.如权利要求1所述的9310钢的渗碳方法，其特征是，所述步骤(4)结束后应立即开始步骤(5)。
3.一种9310钢的渗碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
(1)将加工好的零件上不需要进行渗碳的部件镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温7～8小时，然后，保护温度不变，碳势为0.90～0.95％，保温1～4小时；
(2)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟；
(3)将零件进行高温回火，温度为621±10℃，时间为2.5～3小时，空冷至室温；
(4)零件进入箱式炉或盐浴炉加热，温度815±6℃，时间为60～80分钟，随后放入温度为55～76℃的热油冷却，保持时间为2分钟；
(5)将零件放入冷冻机：温度为-80℃，保温时间大于4小时，然后空冷至零件恢复室温；
(6)将零件放入空气循环炉，温度150±10℃，保温3～3.5小时后，空冷至室温；
(7)最终检验。
4.如权利要求3所述的9310钢的渗碳方法，其特征是，所述步骤(4)结束后应立即开始步骤(5)。
5.一种9310钢的渗碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
(1)将加工好的零件上除了要求渗碳深度为1.9～2.1mm的部位以外镀铜保护起来后放入到可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为1.0～1.05％，保温8～9小时，然后，保护温度不变，碳势为0.90～0.95％，保温3～5小时；
(2)将零件上要求渗碳深度为1.10～1.25mm的部位的铜去除后，放入可控气氛炉内，温度为927±6℃，碳势为0.35～0.45％，保温30～40分钟，然后，保护温度不变，碳势为0.95％～1.0％，保温6～7小时，然后，碳势为0.90～0.95％，保温1～2小时；
(3)直接将零件推至可控气氛炉的顶冷室或拉至另一个加热室，温度为815℃，碳势为0.85％，保温30分钟；
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(8)最终检验。
6.如权利要求5所述的9310钢的渗碳方法，其特征是，所述步骤(5)结束后应立即开始步骤(6)。
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