CN111218639A - 一种改善某型螺母力学性能的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善某型螺母力学性能的工艺方法，所述螺母具有接触面，所述接触面的表面为待渗面，对待渗面进行氰化处理，形成碳氮共渗层，具体工艺方法包括以下步骤：先将加工后的螺母进行镀铜处理，形成镀铜层；然后对需要进行氰化处理的接触面部位打磨，使其露出基体本体，然后再将接触面的待渗面进行氰化处理，形成碳氮共渗层，最后经淬火及回火处理后，得螺母成品。采用本发明所述的工艺方法，可以提高螺母的整体强度，还能提高特定区域的使用寿命，提高其产品质量，为发动机的运行提供了可靠保证，该工艺方法通用性强、实用性高和易于加工等特点，将其推广应用将具有重要作用。

Description

一种改善某型螺母力学性能的工艺方法
技术领域
本发明涉及化学热处理技术领域，具体地说是一种改善某型螺母力学性能的工艺方法。
背景技术
螺母是将机械设备紧密连接起来的一类常用零件，通过内侧的螺纹，同等规格螺母和螺栓才能连接在一起。目前航空发动机所使用的螺母，要求其具有最基本的连接作用外，还要求具有防松及防转的作用。其中采用合金结构钢制备的螺母，由于具有高强度、韧性好、淬透性良好及切削性能良好的特点，因此被大量用于工作在高负荷、交变应力状态下的场合。对于一些特殊的应用环境，对使用螺母的作了相应要求，为了保证螺母及装配对象的整体使用寿命，要求螺母的特定接触面具有较高的表面质量，而螺纹与其余接触面保持原有的基体状态即可。但是，在对航空发动机螺母进行表面状态进行强化处理的时候，需要对螺母进行化学热处理。采用现有的强化处理方式，由于仅渗碳或渗氮不能满足螺母表面质量要求，为了达到使用要求，采用表面化学热处理-氰化方法，氰化是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程，这样具有比单独渗碳或渗氮更高的疲劳强度及磨损强度，化学热处理会提升基体的耐磨性、疲劳强度。但虽会使基体的淬硬性增大，影响螺纹质量。
氰化处理又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程，它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。碳氮共渗层比渗碳层有更高的硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和接触疲劳强度。但一般碳氮共渗层比渗碳层浅，所以一般用于承受载荷较轻，要求高耐磨性的零件。为了使螺母的使用寿命延长，且不对装配对象及自身结构的使用寿命造成损伤，同时不影响螺纹的强度，整体结构强度得以提高，航空发动机螺母的使用寿命得以增长。
因此，设计一种可以改善螺母性能的工艺方法，提高螺母在加工制备过程中的合格率及产品质量，这样可对高端机型的升级换代和质量提升起着重要作用。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种采用碳氮共渗方法，改善螺母的力学性能，满足其使用要求，具体地说是一种改善某型螺母力学性能的工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种改善某型螺母力学性能的工艺方法，所述螺母具有接触面，所述接触面的表面为待渗面，将待渗面进行氰化处理，形成碳氮共渗层，具体工艺方法包括以下步骤：
(1)采用机械加工方式将坯料加工为螺母半成品零件；
(2)将螺母半成品零件的外表面采用常规电镀方法进行镀铜处理，形成镀铜层；
(3)将经过镀铜后所得的螺母半成品，采用打磨方式，对接触面处的表面进行打磨加工，打磨掉经电镀后所形成的镀铜层，露出其基体本体即可；
(4)将经过打磨后的螺母半成品进行局部氰化处理，对接触面采用真空脉冲方式进行碳氮共渗处理，形成碳氮共渗层；
(5)将经过氰化处理后螺母半成品，放入冷却介质进行淬火处理，最后经回火处理后，即得螺母成品。
进一步地，本发明所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其中在所述步骤(4)进行局部氰化处理过程中，由于铜的熔点高达1083℃，氰化过程能有效保护碳、氮原子不能通过镀铜层渗入到零件基体中，对接触面进行局部真空脉冲碳氮共渗，以乙炔和氨气的混合气为气体渗剂，碳氮共渗温度为920～940℃；脉冲周期为0.5h强渗，0.5h真空扩渗，其中所述乙炔和氨气体积比为5:1，碳氮共渗时间至少为4h。
进一步地，本发明所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其中在所述步骤(5)淬火处理过程中，采用油淬方式，淬火温度为880℃，经淬火处理后，在温度为180℃条件下保温回火3h，最后出炉冷却。
进一步地，本发明所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其中在所述步骤(4)进行局部氰化处理过程中，所述碳氮共渗层的深度为0.6～1.2mm，表面硬度HRC≥60；非碳氮共渗层表面硬度HRC32～44。
采用本发明所述的一种改善某型螺母力学性能的工艺方法，与现有技术相比，其有益效果在于：通过对螺母采用常规电镀方法进行镀铜处理，形成镀铜保护层，然后将需要强化的部位打磨，在进行氰化处理，形成碳氮共渗层，镀铜层能有效防止碳、氮原子渗入到不需要氰化的基体中，通过对特定区域进行氰化，提高该区域的表面强度、疲劳强度和磨损疲劳，又能防止螺纹部位因为氰化而使淬硬性增加，还能防止其余非接触面经氰化后，其硬度增加导致与其相配对象磨损加快。采用本发明所述方法，可以提高螺母的整体强度，还能提高特定区域的使用寿命，提高其产品质量，为发动机的运行提供了可靠保证，该工艺方法通用性强、实用性高、易于加工，将其推广应用将具有重要作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明中所述螺母的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图2中B处局部结构放大示意图。
具体实施方式
为进一步说明本发明的发明构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1至图3所示，采用局部氰化处理方式，在机械加工过程属于特殊加工工艺，由于螺母仅需要在接触面A处进行氰化处理，通过氰化处理来改善螺母的力学性能，满足其使用场所及应用环境，而为了保证除接触面A处外，而其余的接触面及螺纹部位保持原有基体状态。因此，通过对现有加工方案的改进，需要将螺母不需要进行氰化处理的其它部位进行保护，通过镀铜处理方式，形成镀铜层进行保护，从而可以有效解决金属在高温下会发生塑性变形，导致产品尺寸以及螺纹变形的技术问题，通过先电镀处理后，再进行氰化处理，可以提高螺母在加工过程的合格率及产品质量。
本发明所述的一种改善某型螺母力学性能的工艺方法，所述螺母具有接触面A，所述接触面A的表面为待渗面，需要将特定区域部位，即待渗面进行氰化处理，形成碳氮共渗层，具体工艺方法包括以下步骤：
(1)采用机械加工方式将坯料加工为螺母半成品零件；
(2)将螺母半成品零件的外表面采用常规电镀方法进行镀铜处理，形成镀铜层；
(3)将经过镀铜后所得的螺母半成品，采用打磨方式，对接触面处的表面进行打磨加工，打磨掉经电镀后所形成的镀铜层，露出其基体本体即可；
(4)将经过打磨后的螺母半成品进行局部氰化处理，对接触面采用真空脉冲方式进行碳氮共渗处理，形成碳氮共渗层；由于铜的熔点高达1083℃，氰化过程能有效保护碳、氮原子不能通过镀铜层渗入到零件基体中，对接触面进行局部真空脉冲碳氮共渗，以乙炔和氨气的混合气为气体渗剂，碳氮共渗温度为920～940℃；脉冲周期为0.5h强渗，0.5h真空扩渗，其中所述乙炔和氨气体积比为5:1，碳氮共渗时间至少为4h；其中所述碳氮共渗层的深度为0.6～1.2mm，表面硬度HRC≥60；非碳氮共渗层表面硬度HRC32～44；
(5)将经过氰化处理后螺母半成品，放入冷却介质进行淬火处理，采用油淬方式，淬火温度为880℃，经淬火处理后，在温度为180℃条件下保温回火3h，最后出炉冷却，即得螺母成品。
采用本发明所述工艺方法，通过氰化化学热处理，比单独渗碳或渗氮具有更高的表面强度、疲劳强度及高温磨损强度；由于氰化时零件温度在920℃～940℃，已经超过一般合金钢的相变温度，而铜的熔点为1083℃，采取镀铜保护措施，氰化过程能有效保护碳、氮原子不能通过镀铜层渗入到零件基体中，而将需要氰化的特定区域部位加工直至露出基体，保证氰化有效，提高该区域的表面强度、疲劳强度、磨损疲劳，又能防止螺纹因为氰化而使淬硬性增加，还能防止其余接触面氰化后硬度增加，导致与其相配对象磨损加快，提高螺母的整体强度，螺母在发动机的使用过程中，各接触面的受力及磨损状态不同，且氰化会增加螺纹的脆硬性，降低对象使用件的寿命。因此，仅在需要强化的接触面进行氰化处理增加延长寿命，对于采取局部氰化在机械加工过程属于特殊加工工艺，通过对现有加工方案的改进，提高螺母的整体强度，提高特定区域的使用寿命，提高了螺母在加工过程的合格率及产品质量，保证发动机的可靠运行提供保障。
综上所述，采用本发明所述方法，可以提高螺母的整体强度，还能提高特定区域的使用寿命，提高其产品质量，为发动机的运行提供了可靠保证，该工艺方法通用性强、实用性高、易于加工，将其推广应用将具有重要作用。
本发明的保护范围不仅限于具体实施方式所公开的技术方案，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不限制本发明，凡依据本发明的技术方案所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改善某型螺母力学性能的工艺方法，所述螺母具有接触面，所述接触面的表面为待渗面，其特征在于，将待渗面进行氰化处理，形成碳氮共渗层，具体工艺方法包括以下步骤：
(1)采用机械加工方式将坯料加工为螺母半成品零件；
(2)将螺母半成品零件的外表面采用常规电镀方法进行镀铜处理，形成镀铜层；
(3)将经过镀铜后所得的螺母半成品，采用打磨方式，对接触面处的表面进行打磨加工，打磨掉经电镀后所形成的镀铜层，露出其基体本体即可；
(4)将经过打磨后的螺母半成品进行局部氰化处理，对接触面采用真空脉冲方式进行碳氮共渗处理，形成碳氮共渗层；
(5)将经过氰化处理后螺母半成品，放入冷却介质进行淬火处理，最后经回火处理后，即得螺母成品。
2.根据权利要求1所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其特征在于：在所述步骤(4)进行局部氰化处理过程中，由于铜的熔点高达1083℃，氰化过程能有效保护碳、氮原子不能通过镀铜层渗入到零件基体中，对接触面进行局部真空脉冲碳氮共渗，以乙炔和氨气的混合气为气体渗剂，碳氮共渗温度为920～940℃；脉冲周期为0.5h强渗，0.5h真空扩渗，其中所述乙炔和氨气体积比为5:1，碳氮共渗时间至少为4h。
3.根据权利要求1所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其特征在于：在所述步骤(5)淬火处理过程中，采用油淬方式，淬火温度为880℃，经淬火处理后，在温度为180℃条件下保温回火3h，最后出炉冷却。
4.根据权利要求1所述的改善某型螺母力学性能的工艺方法，其特征在于：在所述步骤(4)进行局部氰化处理过程中，所述碳氮共渗层的深度为0.6～1.2mm，表面硬度HRC≥60；非碳氮共渗层表面硬度HRC32～44。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105369016A (zh) * 2015-10-26 2016-03-02 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法
CN105714236A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 四川凌峰航空液压机械有限公司 真空脉冲渗碳马氏体不锈钢的方法
CN108570640A (zh) * 2018-05-29 2018-09-25 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种柱销局部渗碳方法
CN108913850A (zh) * 2015-09-29 2018-11-30 中国航发常州兰翔机械有限责任公司 易于批量生产的航空发动机用叶片安装座
CN109735795A (zh) * 2019-03-08 2019-05-10 东北大学 一种16Cr3NiWMoVNbE材料低压真空渗碳热处理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105714236A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 四川凌峰航空液压机械有限公司 真空脉冲渗碳马氏体不锈钢的方法
CN108913850A (zh) * 2015-09-29 2018-11-30 中国航发常州兰翔机械有限责任公司 易于批量生产的航空发动机用叶片安装座
CN109023221A (zh) * 2015-09-29 2018-12-18 中国航发常州兰翔机械有限责任公司 航空发动机用叶片安装座的热处理方法
CN105369016A (zh) * 2015-10-26 2016-03-02 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法
CN108570640A (zh) * 2018-05-29 2018-09-25 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种柱销局部渗碳方法
CN109735795A (zh) * 2019-03-08 2019-05-10 东北大学 一种16Cr3NiWMoVNbE材料低压真空渗碳热处理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐殿福 主编: "《真空热处理与燃料热处理炉》", 31 March 2016, 辽宁科学技术出版社 *

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