CN106342098B - 16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法 - Google Patents

16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法

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曾西军
辛玉武
张琼
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Abstract

本发明为一种16Cr3NiWMoVNbE材料的表面热处理方法。本发明采用可控气氛热处理炉进行氰化，通过对炉温、保温时间、气氛的控制、热处理淬火过程及冰冷过程的控制，保证氰化后的渗层深度可达到0.9mm以上，心部硬度为HRC34～43，表面硬度为HRC≥61，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，保证零件的特殊使用要求。

Description

16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法
技术领域
本发明涉及一种氰化热处理方法，尤其是一种16Cr3NiWMoVNbE材料的深层氰化热处理方法。
现有技术
16Cr3NiWMoVNbE(16铬3镍钨钼钒铌E)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表面硬度要大于HRC61，心部硬度为HRC34-43，渗层深度大于0.9mm，即能保证内部综合机械性能指标，又能保证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，通常是采用氰化工艺进行热处理。而氰化工艺由于温度较渗碳的温度低，因此渗入的碳和氮较少，很难将渗层渗深，当到达一定深度后，深层已经不随时间的延长而增加了，对于深层氰化，即深度在0.9mm以上的热处理方法，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材料的表面硬度大于HRC61，心部硬度HRC34～43，渗层深度大于0.9mm并使其表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求的深层氰化的热处理方法。本发明的工艺路线为：
1将待热处理的零件装入可控气氛热处理炉中，炉内设定保温温度为840±10℃；
2设定可控气氛热处理炉内的碳势：第一阶段采用的碳势为碳浓度在0.35％～0.45％之间，保温时间为20～30分钟，第二阶段采用的碳势为碳浓度0.90％～1.05％之间，氨气流量控制在每小时0.4～0.6立方米，保温时间为10～18小时；
3将零件随可控气氛热处理炉降温至800±10℃，可控气氛热处理炉内的碳势为碳浓度在0.85％～1.0％之间，保温时间为20～30分钟。
4对零件进行淬火，将零件转入空气炉或保护气氛炉淬火：保温温度为840±10℃，冷却介质为淬火油，保温时间为：零件最厚截面尺寸值(mm)乘以2～3分钟再加上20～30分钟；
5淬火后的零件进行冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为-70～-80℃，保温时间为2～2.5小时。
6冰冷处理后的零件进行低温回火：保温温度为200±10℃，保温时间为3～4小时。
7最终检验。
如上所述的对零件进行淬火，也可以将零件转入盐浴炉淬火：保温温度为840±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0.5～1分钟再加上3～5分钟。
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》。
本发明采用可控气氛热处理炉进行氰化，通过对炉温、保温时间、气氛的控制、热处理淬火过程及冰冷过程的控制，保证氰化后的渗层深度可达到0.9mm以上，心部硬度为HRC34～43，表面硬度为HRC≥61，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，保证零件的特殊使用要求。
具体实施方式
1将待热处理的零件装入可控气氛热处理炉中，炉内设定保温温度为840±10℃；
2设定可控气氛热处理炉内的碳势：第一阶段采用的碳势为碳浓度在0.35％～0.45％之间，保温时间为20～30分钟，第二阶段采用的碳势为碳浓度0.90％～1.05％之间，氨气流量控制在每小时0.4～0.6立方米，保温时间为10～18小时；
3将零件随可控气氛热处理炉降温至800±10℃，可控气氛热处理炉内的碳势为碳浓度在0.85％～1.0％之间，保温时间为20～30分钟。
4对零件进行淬火，将零件转入空气炉或保护气氛炉淬火：保温温度为840±10℃，冷却介质为淬火油，保温时间为：零件最厚截面尺寸值(mm)乘以2～3分钟再加上20～30分钟；
5淬火后的零件进行冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为-70～-80℃，保温时间为2～2.5小时。
6冰冷处理后的零件进行低温回火：保温温度为200±10℃，保温时间为3～4小时。
7最终检验。
如上所述的对零件进行淬火，也可以将零件转入盐浴炉淬火：保温温度为840±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0.5～1分钟再加上3～5分钟。
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》。
实施例
某材料为16Cr3NiWMoVNbE的某发动机双联齿轮轴，最厚截面尺寸为12mm。
(1)将双联齿轮轴放入到可控气氛热处理炉中，炉内设定保温温度为840℃。
(2)设定可控气氛热处理炉内的碳势：第一阶段采用的碳势为碳浓度0.40％，时间为25分钟，第二阶段的碳势为碳浓度1.0％，氨气流量控制在每小时0.5立方米，时间为13小时。
(3)零件随炉降温至800℃，碳势为碳浓度0.85％保温30分钟。
(4)对零件在盐浴炉内进行淬火：保温温度为840℃。冷却介质为淬火油，盐浴炉保温13分钟。
(5)冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为-70℃。保温时间为2小时，冷却介质为空气。
(6)低温回火：保温温度为200℃。保温时间为3小时，冷却介质为空气。
(7)最终检验：零件最终的表面硬度HRC62，心部硬度HRC40，渗层深度1.0mm，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材料深层氰化热处理方法，其特征是，
1)将待热处理的零件装入可控气氛热处理炉中，炉内设定保温温度为840±10℃；
2)设定可控气氛热处理炉内的碳势：第一阶段采用的碳势为碳浓度在0.35％～0.45％之间，保温时间为20～30分钟，第二阶段采用的碳势为碳浓度0.90％～1.05％之间，氨气流量控制在每小时0.4～0.6立方米，保温时间为10～18小时；
3)将零件随可控气氛热处理炉降温至800±10℃，可控气氛热处理炉内的碳势为碳浓度在0.85％～1.0％之间，保温时间为20～30分钟；
4)对零件进行淬火：将零件转入空气炉或保护气氛炉淬火：保温温度为840±10℃，冷却介质为淬火油，保温时间为：零件最厚截面尺寸值(mm)乘以2～3分钟再加上20～30分钟；
5)淬火后的零件进行冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为-70～-80℃，保温时间为2～2.5小时；
6)冰冷处理后的零件进行低温回火：保温温度为200±10℃，保温时间为3～4小时；
7)最终检验。
2.如权利要求1所述的16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法，其特征是，所述的对零件进行淬火步骤，可以将零件转入盐浴炉淬火：保温温度为840±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0.5～1分钟再加上3～5分钟。
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CN110318018A (zh) * 2019-07-09 2019-10-11 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种9310钢碳氮共渗方法
CN111364000A (zh) * 2020-04-30 2020-07-03 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种航空渗碳零件渗碳过程受控方法
CN111455308A (zh) * 2020-04-30 2020-07-28 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法
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