CN108103432B - 一种镍基高温合金的氮化方法 - Google Patents

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Abstract

一种镍基高温合金的氮化方法，它涉及一种高温合金的氮化方法，本发明的目的是为了解决镍基高温合金，尤其是GH901和GH4169这两种镍基高温合金氮化困难的问题，本发明的方案：工件装炉前需放置催渗剂；氮化保温50小时后取试样(中间样)检查，若无渗层，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂；整个氮化保温过程每10小时添加一次催渗剂。氮化结束后检查试样，若氮化层深度不足或者氮化层不均匀，可进行二次氮化，即重复上述氮化过程，之至氮化结果合格。本发明氮化后GH901氮化层深度可达到0.06‑0.1mm，氮化层硬度≥750HV；GH4169氮化层深度可达到0.03mm，氮化层硬度≥850HV。

Description

一种镍基高温合金的氮化方法
技术领域
本发明涉及一种镍基高温合金的氮化工艺方法。尤其涉及GH901和GH4169这两种镍基高温合金的氮化工艺。
背景技术
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，且高温合金的合金化程度较高，基于上述性能特点，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750～780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。氮化是使氮原子渗入钢的表面，形成富氮硬化层的一种化学热处理工艺，氮化后的零件具有：(1)高的硬度和耐磨性；(2)高的疲劳强度；(3)变形小；(4)高的抗咬合性；(5)高的抗腐蚀性能等一系列优点。对于镍基高温合金来说，基于上述性能特点，高温合金氮化极其困难，甚至无法实现氮化，其氮化工艺研究一直都是热处理行业的难点。
发明内容
本发明为了解决镍基高温合金，尤其是GH901和GH4169这两种镍基高温合金氮化困难的问题，提供一种新的氮化工艺。
本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：通过理论研究和工艺试验的方法确定出适合GH901和GH4169这两种镍基高温合金的氮化工艺。
本发明的一种镍基高温合金的氮化方法，它是按照以下步骤进行的：
一、镍基高温合金工件装炉前添加催渗剂；
二、在氮化温度为620～630℃的条件下，氮化保温48～50小时后取试样检查；若取试样检查后无渗层，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂，每10小时添加一次催渗剂；
三、氮化结束后检查试样，若氮化层深度不满足要求或者氮化层不均匀，重复步骤二的操作，直至氮化层深度满足要求或者氮化层均匀。
本发明的有益效果：
采用本发明的氮化工艺可以成功的实现GH901和GH4169这两种镍基高温合金的氮化工序，氮化后GH901氮化层深度可达到0.06～0.1mm，氮化层硬度≥750HV(标准要求氮化层深度≥0.05mm，氮化层硬度≥483HV)；GH4169氮化层深度可达到0.03mm，氮化层硬度≥850HV(标准仅要求氮化层深度≥0.02mm，氮化层硬度仅作为参考)。
本发明的催渗剂是固体粉末状态的，加热至250-300℃时会气化，起到去除表面钝化膜和催渗的作用。催渗剂装炉前将催渗剂装入罐形工装，与工件一起入炉。
附图说明
图1为具体氮化工艺曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种镍基高温合金的氮化方法，它是按照以下步骤进行的：
一、镍基高温合金工件装炉前添加催渗剂；
二、在氮化温度为620～630℃的条件下，氮化保温48～50小时后取试样检查；若取试样检查后无渗层，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂，每10小时添加一次催渗剂；
三、氮化结束后检查试样，若氮化层深度不满足要求或者氮化层不均匀，重复步骤二的操作，直至氮化层深度满足要求或者氮化层均匀。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的催渗剂为氯化胺。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二的整体氮化时间为100～120小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：初始氮化温度为625℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：在氮化温度为625～630℃的条件下，氮化保温50小时后取试样检查。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：在氮化温度为620～625℃的条件下，氮化保温50小时后取试样检查。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：镍基高温合金为GH901。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是镍基高温合金为GH4169。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是若氮化层深度不足是指：若镍基高温合金工件为GH901，则氮化层深度要求满足≥0.05mm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是若氮化层深度不足是指：若氮化层深度不足是指：若镍基高温合金工件为GH901，则氮化层深度要求满足≥0.02mm。其它与具体实施方式一相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种镍基高温合金的氮化方法，按照图1所示的氮化工艺进行氮化，具体是按照以下步骤进行的：
一、GH901工件装炉前需放置催渗剂(氯化胺NH4Cl)；
二、在氮化温度为625℃的条件下，氮化保温50小时后取试样(中间样)检查，以此中间样结果确定后续氮化保温时间；注意：若中间样50小时取样检查后无渗层(这种情况很少)，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂(炉盖上有预留的孔可以直接向炉内添加催渗剂)；
三、整个氮化保温过程每10小时添加一次催渗剂(炉盖上有预留的孔可以直接向炉内添加催渗剂)。
四、氮化结束后检查试样，若氮化层深度不足(氮化层深度要求不满足≥0.05mm)或者氮化层不均匀，可进行二次氮化，即重复上述氮化过程，直至氮化结果合格(引进美国GE公司标准，即氮化层深度要求满足≥0.05mm)。
实施例2
本实施例的一种镍基高温合金的氮化方法，按照图1的流程进行，它是按照以下步骤进行的：
一、GH4169工件装炉前需放置催渗剂(氯化胺NH4Cl)；
二、在氮化温度为625℃的条件下，氮化保温50小时后取试样(中间样)检查，以此中间样结果确定后续氮化保温时间。注意：若中间样50小时取样检查后无渗层(这种情况很少)，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂(炉盖上有预留的孔可以直接向炉内添加催渗剂)；
三、整个氮化保温过程每10小时添加一次催渗剂(炉盖上有预留的孔可以直接向炉内添加催渗剂)。
四、氮化结束后检查试样，若氮化层深度不足(氮化层深度要求不满足≥0.02mm)或者氮化层不均匀，可进行二次氮化，即重复上述氮化过程，直至氮化结果合格(引进美国GE公司标准，即氮化层深度要求满足≥0.05mm)。
实施例1和2的氮化工艺可以成功的实现GH901和GH4169这两种镍基高温合金的氮化工序，氮化后GH901氮化层深度可达到0.06～0.1mm，氮化层硬度≥750HV；GH4169氮化层深度可达到0.03mm，氮化层硬度≥850HV。

Claims (8)

1.一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、镍基高温合金工件装炉前添加催渗剂；
二、在氮化温度为620～630℃的条件下，氮化保温48～50小时后取试样检查；若取试样检查后无渗层，氮化温度提高5℃，并重新添加催渗剂，每10小时添加一次催渗剂；
三、氮化结束后检查试样，若氮化层深度不满足要求或者氮化层不均匀，重复步骤二的操作，直至氮化层深度满足要求或者氮化层均匀；镍基高温合金为GH901和GH4169。
2.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于所述的催渗剂为氯化胺。
3.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于步骤二的整体氮化时间为100～120小时。
4.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于初始氮化温度为625℃。
5.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于在氮化温度为625～630℃的条件下，氮化保温50小时后取试样检查。
6.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于在氮化温度为620～625℃的条件下，氮化保温50小时后取试样检查。
7.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于若氮化层深度不足是指：若镍基高温合金工件为GH901，则氮化层深度要求满足≥0.05mm。
8.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金的氮化方法，其特征在于若氮化层深度不足是指：若镍基高温合金工件为GH4169，则氮化层深度要求满足≥0.02mm。
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