CN111945105A - 改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其包括液体渗氮、抽真空、预热、继续加热和冷却等步骤。本发明提供的改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法可以调整渗氮后制件渗层硬度值和渗层脆性满足技术条件要求，同时，调整渗层与基体之间组织形貌，获得稳定的过渡型低浓度氮化索氏体组织，保证制件的最终使用性能。

Description

改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法
技术领域
本发明属于金属材料热处理的技术领域，具体涉及一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，具体涉及一种对1Cr11Ni2W2MoV钢制制件渗氮后真空退火热处理工艺方法。
背景技术
1Cr11Ni2W2MoV不锈钢制件液体渗氮后无其它热处理工序，渗氮处理后表层硬度HV≥850，渗层硬度高、脆性大，基体硬度HV＝270～330，渗层与基体之间硬度差较大渗层组织与基体组织之间界限明显，制件在使用过程中容易导致制件表面的渗层破损或脱落问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其是针对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢液体渗氮后真空退火热处理的工艺方法，可以调整渗氮后制件渗层硬度值和渗层脆性满足技术条件要求，同时，调整渗层与基体之间组织形貌，获得稳定的过渡型低浓度氮化索氏体组织，保证制件的最终使用性能。
本发明的技术方案为：
一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其包括以下步骤：
1)检查制件表面粗糙度，要求≤Ra0.8μm。
2)液体渗氮：槽液升温至550℃～560℃，保温时间60min～70min，保温结束后在空气中冷却。
3)渗氮后清洗：将制件清洗干净。
4)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值要求HV≥850。
5)渗层深度检查：检查制件渗层深度，符合0.01mm～0.04mm的要求。
6)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
7)渗氮后真空退火热处理：
7.1)抽真空：炉内真空工作压力为0.67Pa～13.3Pa；
7.2)预热：加热温度为450℃～460℃，保温30min～40min；
7.3)继续加热：加热温度为580℃～590℃，保温1.5h～2h；
7.4)冷却：随炉冷却，冷却至120℃以下出炉空冷。
8)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值要求HV＝600～650。
9)脆性检查：检查制件渗层脆性。
10)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
本发明的效果和益处是：本发明中针对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢制件在液体渗氮处理后，增加了真空退火热处理工序。经过真空退火后，渗层颜色变浅，在基体与出渗层之间出现过渡层，获得稳定的过渡型低浓度氮化索氏体组织。由于真空退火时受到浓度梯度的作用，N原子会逐渐向基体扩散，形成N浓度较低的氮化物，因此出现较薄的低浓度过渡层。真空退火后试样表面随着N浓度的降低，硬度也出现明显的下降趋势，其渗层硬度降至HV＝600～650。真空退火可以减小制件表层与基体之间的硬度差，降低表层脆性，在表层和基体之间形成的过渡组织能够提高制件受到外力作用时承载能力，起到承接作用，当表层受到外力作用时，不会因为表层的脆性大而产生表面缺陷，这种组织分布对提高材料综合性能有利，保证制件最终使用性能。此方法可广泛推广到此类不锈钢材料的渗氮后热处理的工艺过程中，实现降低硬度和脆性、提高渗层表面质量的目的。
具体实施方式
以通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。以下提供了本发明实施方案中所使用的具体材料及其来源。但是，应当理解的是，这些仅仅是示例性的，并不意图限制本发明，与如下试剂和仪器的类型、型号、品质、性质或功能相同或相似的材料均可以用于实施本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
1Cr11Ni2W2MoV不锈钢液体渗氮后进行真空退火热处理的工艺方法，包括以下步骤：
1)制件处于调质处理状态，为了保证渗层质量和均匀性，检查制件表面粗糙度，要求≤Ra0.8μm。
2)液体渗氮：
2.1)加热保温：槽液升温至550℃，制件放入槽液中保温时间70min。
2.2)冷却：保温结束后将制件提到槽的上方停留20s，以使残余的熔融物全部流下，在空气中冷却至室温。
3)清洗：用酒精浸湿的白棉布擦洗制件和试样，直至完全去除脏污的痕迹，再用白棉布擦拭，擦拭后白棉布上不应有污染的痕迹。
4)硬度检查：检查渗层硬度，要求HV≥850。
5)渗层深度检查：按HB5023要求，在显微镜下放大500倍观察检查渗层深度，渗层深度：0.04mm。
6)渗层组织检查：按HB5022要求，检查制件渗层组织符合1～5级要求，检查渗层疏松符合1～2级要求。
7)渗氮后真空退火：
7.1)绑扎装炉：将清洗干净的制件逐个绑扎，放入真空炉中，制件之间应保证一定间隙，避免制件接触，关闭炉门；
7.2)抽真空：开启真空泵，将炉内真空工作压力抽至0.67Pa；
7.3)预热：加热温度为450℃，保温40min；
7.4)继续加热及保温：将真空炉继续加热至580℃，保温2h；
7.5)冷却：保温结束后切断加热电源，制件在真空炉内随炉冷却至120℃以下，然后出炉空冷。
8)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值HV＝600。
9)脆性检查：检查制件渗层脆性要求符合HB5022中1～2级要求。
10)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
实施例2：
一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其包括以下步骤：
1)制件处于调质处理状态，为了保证渗层质量和均匀性，检查制件表面粗糙度，要求≤Ra0.8μm。
2)液体渗氮：
2.1)加热保温：槽液升温至560℃，制件放入槽液中保温时间60min。
2.2)冷却：保温结束后将制件提到槽的上方停留15s，以使残余的熔融物全部流下，在空气中冷却至室温。
3)清洗：用酒精浸湿的白棉布擦洗制件和试样，直至完全去除脏污的痕迹，再用白棉布擦拭，擦拭后白棉布上不应有污染的痕迹。
4)硬度检查：检查渗层硬度，要求HV≥850。
5)渗层深度检查：按HB5023要求，在显微镜下放大500倍观察检查渗层深度，渗层深度：0.02mm。
6)渗层组织检查：按HB5022要求，检查制件渗层组织符合1～5级要求，检查渗层疏松符合1～2级要求。
7)渗氮后真空退火：
7.1)绑扎装炉：将清洗干净的制件逐个绑扎，放入真空炉中，制件之间应保证一定间隙，避免制件接触，关闭炉门；
7.2)抽真空：开启真空泵，将炉内真空工作压力抽至13.3Pa；
7.3)预热：加热温度为460℃，保温30min；
7.4)继续加热及保温：将真空炉继续加热至590℃，保温2h；
7.5)冷却：保温结束后切断加热电源，制件在真空炉内随炉冷却至120℃以下，然后出炉空冷。
8)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值HV＝650。
9)脆性检查：检查制件渗层脆性要求符合HB5022中1～2级要求。
10)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
实施例3：
一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其包括以下步骤：
1)制件处于调质处理状态，为了保证渗层质量和均匀性，检查制件表面粗糙度，要求≤Ra0.8μm。
2)液体渗氮：
2.1)加热保温：槽液升温至555℃，制件放入槽液中保温时间65min。
2.2)冷却：保温结束后将制件提到槽的上方停留18s，以使残余的熔融物全部流下，在空气中冷却至室温。
3)清洗：用酒精浸湿的白棉布擦洗制件和试样，直至完全去除脏污的痕迹，再用白棉布擦拭，擦拭后白棉布上不应有污染的痕迹。
4)硬度检查：检查渗层硬度，要求HV≥850。
5)渗层深度检查：按HB5023要求，在显微镜下放大500倍观察检查渗层深度，渗层深度：0.03mm。
6)渗层组织检查：按HB5022要求，检查制件渗层组织符合1～5级要求，检查渗层疏松符合1～2级要求。
7)渗氮后真空退火：
7.1)绑扎装炉：将清洗干净的制件逐个绑扎，放入真空炉中，制件之间应保证一定间隙，避免制件接触，关闭炉门；
7.2)抽真空：开启真空泵，将炉内真空工作压力抽至8Pa；
7.3)预热：加热温度为455℃，保温35min；
7.4)继续加热及保温：将真空炉继续加热至585℃，保温2h；
7.5)冷却：保温结束后切断加热电源，制件在真空炉内随炉冷却至120℃以下，然后出炉空冷。
8)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值HV＝620。
9)脆性检查：检查制件渗层脆性要求符合HB5022中1～2级要求。
10)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (1)

1.一种改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法，其特征在于，所述的改善不锈钢渗氮层组织的真空热处理方法包括以下步骤：
1)检查制件表面粗糙度，要求≤Ra0.8μm；
2)液体渗氮：槽液升温至550℃～560℃，保温时间60min～70min，保温结束后在空气中冷却；
3)渗氮后清洗：将制件清洗干净；
4)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值要求HV≥850；
5)渗层深度检查：检查制件渗层深度，符合0.01mm～0.04mm的要求；
6)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求；
7)渗氮后真空退火热处理：
7.1)抽真空：炉内真空工作压力为0.67Pa～13.3Pa；
7.2)预热：加热温度为450℃～460℃，保温30min～40min；
7.3)继续加热：加热温度为580℃～590℃，保温1.5h～2h；
7.4)冷却：随炉冷却，冷却至120℃以下出炉空冷；
8)硬度检查：检查制件渗层硬度，硬度值要求HV＝600～650；
9)脆性检查：检查制件渗层脆性；
10)渗层组织检查：检查制件渗层组织，符合HB5022要求。
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