CN111455308A - 一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法 - Google Patents

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孙振淋
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Abstract

本发明涉及热处理领域，尤其是一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法。该方法包括：对零件的非碳氮共渗区域镀铜防护,铜层厚度(0.03～0.05)mm；零件包括待碳氮共渗区域和非碳氮共渗区域；清理零件的待碳氮共渗区域的共渗表面；在可控气氛炉内，对共渗表面进行碳氮共渗；其中，碳氮共渗的第二段后半段时，随炉升温；碳氮共渗包括两段；对碳氮共渗后的零件进行淬火、冰冷、回火、去铜。本发明工艺技术合理，控制变形效果显著，为类似的产品的变形控制提供了新的思路。

Description

一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法
技术领域
本发明涉及热处理领域，尤其是一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法。
背景技术
16Cr3NiWMoVNbE是根据XXX10发动机研制的需要，以俄罗斯的ДИ-39Ш(牌号为16Х3НВФМБ-Ш)钢为依据，由国内钢厂研制的新型多元复合的热强钢系齿轮钢，具有优良的加工性能和使用性能。相对于12Cr2Ni4A等只能在170℃以下使用的齿轮渗碳钢材，16Cr3NiWMoVNbE优质渗碳钢具有更加良好的综合性能，例如强度、晶粒长大倾向、淬透性等均优于12Cr2Ni4A，并可以满足新一代发动机的齿轮啮合表面≥300℃的高工作温度要求。目前16Cr3NiWMoVNbE优质渗碳钢已成功应用于我厂多种批产及科研产品中。常规工艺流程为验收→吹砂→碳氮共渗→高火→试料镀铜淬火冰冷回火检测→镀铜→淬火→冰冷→回火→去铜→检验。该材料的碳氮共渗工艺成熟度较低，常规工艺参数存在零件碳氮共渗位置硬度偏低、零件变形严重、工艺复杂等问题。
发明内容
本发明的目的是提供16Cr3NiWMoVNbE钢碳氮共渗的优化解决方案，可保证碳氮共渗位置硬度达到HR15N≥88，心部硬度达到HRC35～46并满足相应机械性能要求的前提下，大幅缩短工艺流程、降低生产成本。改进后工艺流程为验收→吹砂→碳氮共渗然后直接升至淬火温度保温后淬火→冰冷→回火→去铜→检验。
第一方面，提供一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法，包括：
对零件的非碳氮共渗区域镀铜防护,铜层厚度(0.03～0.05)mm；零件包括待碳氮共渗区域和非碳氮共渗区域；
清理零件的待碳氮共渗区域的共渗表面；
在可控气氛炉内，对共渗表面进行碳氮共渗；其中，碳氮共渗的第二段后半段时，随炉升温；碳氮共渗包括两段；
对碳氮共渗后的零件进行淬火、冰冷、回火、去铜。
进一步的，碳氮共渗条件包括：
保温温度为(840±10)℃，氨气流量为(0.4m3～0.6m3)/h；
首段碳势为(0.35±0.05)％C，保温时间为(35±5)min；
第二段碳势为(1.00±0.05)％C，保温时间为(60±30)min；
第二段后半段随炉升温至(910±10)℃，碳势(0.60±0.20)％C，保温时间为(40±20)min。
进一步的，清理零件的待碳氮共渗区域的共渗表面包括：
使用吹砂机清理共渗表面，至零件为灰白色为止，其中，吹砂压力为(0.2～0.3)Mpa。
进一步的，清理结束一小内需进行碳氮共渗。
进一步的，对碳氮共渗后的零件进行冰冷、回火之后，所述方法还包括：
检验零件。
进一步的，油冷条件为：
冰冷须在碳氮共渗后的2h以内进行，温度为(≤-70)℃，保温时间为(2～2.5)h，然后空冷至室温。
进一步的，回火条件：
回火在冰冷结束后2h以内进行，温度为(250±10)℃，保温时间(3～3.5)h，然后空冷至室温。
进一步的，镀铜防护的铜层厚度范围为0.03～0.05mm。
本发明工艺技术合理，控制变形效果显著，为类似的产品的变形控制提供了新的思路。
具体实现方式
其具体的实施步骤为：
(1)非碳氮共渗区域镀铜防护，铜层厚度0.05mm；
(2)使用吹砂机清理零件碳氮共渗表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行碳氮共渗；
(3)在可控气氛炉内，对碳氮共渗表面进行碳氮共渗。保温温度为840℃，氨气流量为0.5m3/h，首段碳势为0.35％C，保温时间为35min，第二段碳势为1.00％C，保温时间为60min，随炉升温至910℃，碳势为0.60％C，保温时间为40min；
(4)淬火：保温结束后油冷，油温为50℃。
(5)零件淬火结束在2h以内进行冰冷，温度为-80℃，保温时间为2h，然后空冷至室温；
(6)零件冰冷结束在2h以内进行回火，温度为250℃，保温时间3h，然后空冷至室温；
(7)去铜吹砂：去除零件上的保护铜。
(8)检验。
实施案例
某飞附增压泵齿轮轴要求花键碳氮共渗，表面硬度要求HR15N≥88，心部硬度要求HRC 35～46，渗层要求(0.2～0.5)mm。
(1)非碳氮共渗区域镀铜防护,铜层厚度0.05mm；
(2)使用吹砂机清理零件碳氮共渗表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行碳氮共渗；
(3)在可控气氛炉内，对碳氮共渗表面进行碳氮共渗。保温温度为(840±10)℃，氨气流量0.5m3/h，首段碳势0.35％C，保温时间为35min，第二段碳势为1.00％C，保温时间为60min，随炉升温至910℃，碳势0.60％C，保温时间为40min。
(4)淬火：保温结束后油冷，油温为50℃。
(5)淬火结束在2h以内进行冰冷，温度为-80℃，保温时间为2h15min，然后空冷至室温；
(6)零件冰冷结束在2h以内进行回火，温度为250℃，保温时间为3h15min，然后空冷至室温；
(7)零件去铜吹砂；
(8)检验。
热处理结束后测量值如下：
(1)渗层深度
实测渗层深度0.4mm。
结论为合格。
(2)金相组织
零件的渗层区金相组织中碳化物弥散分布，未见明显的网状碳化物与残余奥氏体存在，心部组织为铁素体+马氏体，符合HB5493中的规定。
(3)硬度
硬度指标见标表1
表1硬度检测结果
检测项目 表面硬度 心部硬度
要求 HR15N≥88 HRC 35～46
结果 90 42
结论为合格。
(4)机械性能
机械性能指标见标表2
表2机械性能检测结果
检测项目 σ<sub>b</sub>(Mpa) σ<sub>0.2</sub>(Mpa) δ<sub>5</sub>(％) ψ(％) Aku(J)
要求 ≥1270 ≥1130 ≥10 ≥50 ≥51
结果 1430 1290 15.5 54 160
结论为合格。

Claims (8)

1.一种碳氮共渗后直接淬火的热处理方法，其特征在于，包括：
对零件的非碳氮共渗区域镀铜防护；零件包括待碳氮共渗区域和非碳氮共渗区域；
清理零件的待碳氮共渗区域的共渗表面；
在可控气氛炉内，对共渗表面进行碳氮共渗；其中，碳氮共渗的第二段后半段时，随炉升温；碳氮共渗包括两段；
对碳氮共渗后的零件进行淬火、冰冷、回火、去铜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，碳氮共渗条件包括：
保温温度范围为840±10℃，氨气流量范围为0.4m3～0.6m3/h；
首段的碳势范围为0.35±0.05％C，保温时间范围为35±5min；
第二段的碳势范围为1.00±0.05％C，保温时间范围为60±30min；
第二段后半段随炉升温至910±10℃，碳势范围为0.60±0.20％C，保温时间范围为40±20min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，清理零件的待碳氮共渗区域的共渗表面包括：
使用吹砂机清理共渗表面，至零件为灰白色为止，其中，吹砂压力范围为0.2～0.3Mpa。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，清理结束一小内需进行碳氮共渗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对碳氮共渗后的零件进行冰冷、回火之后，所述方法还包括：
检验零件。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，油冷条件为：
冰冷须在碳氮共渗后的2h以内进行，温度小于-70℃，保温时间范围为2～2.5h，然后空冷至室温。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回火条件：
回火在冰冷结束后2h以内进行，温度范围为250±10℃，保温时间范围为3～3.5h，然后空冷至室温。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，镀铜防护的铜层厚度范围为0.03～0.05mm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572937A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 西安理工大学 一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106342098B (zh) * 2009-07-29 2011-08-10 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法
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
DE102016215662A1 (de) * 2016-08-22 2018-02-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerbauteils
CN109735794A (zh) * 2019-03-08 2019-05-10 东北大学 一种高温渗碳不锈钢低压真空渗碳热处理方法
CN110714181A (zh) * 2019-10-16 2020-01-21 中国航发中传机械有限公司 滑油泵齿轮的热处理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106342098B (zh) * 2009-07-29 2011-08-10 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 16Cr3NiWMoVNbE材料深层氰化热处理方法
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
DE102016215662A1 (de) * 2016-08-22 2018-02-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerbauteils
CN109735794A (zh) * 2019-03-08 2019-05-10 东北大学 一种高温渗碳不锈钢低压真空渗碳热处理方法
CN110714181A (zh) * 2019-10-16 2020-01-21 中国航发中传机械有限公司 滑油泵齿轮的热处理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572937A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 西安理工大学 一种高硬度减摩钢丝圈及其制备方法

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