專利名稱：20Cr2Ni4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬熱處理工藝，具體地講，本發(fā)明涉及一種20Cr2Ni4A鋼滲 碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝。
背景技術(shù)：
20Cr2Ni4A鋼屬于一種常用合金表面硬化結(jié)構(gòu)鋼，該材料具有較好的強度和韌 性，是制造高強度齒輪、軸、花鍵軸和活塞銷等重要零件的主要材料。用20Cr2Ni4A鋼 制成的零件經(jīng)滲碳處理可顯著提高其表面硬度、耐磨性和疲勞極限，而其心部仍保持很 高的強度和韌性?，F(xiàn)有20Cr2M4A鋼滲碳工藝主要按滲碳、正火、高溫回火、淬火和低 溫回火五大工序?qū)嵤?，該工藝屬成熟工藝，已在生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2006年6月出 版的《煤碳技術(shù)》第19卷第3期，專題介紹一種用20Cr2Ni4A鋼制作齒輪的熱處理工藝 在現(xiàn)有工藝中最具有代表性，其工藝過程如下1、滲碳處理滲碳溫度為930°C，滲碳7小時后隨爐冷卻至860°C出爐空冷；2、正火處理工件再裝爐升溫至840°C正火，保溫時間為0.5小時，然后空冷；3、高溫回火處理裝爐升溫至650°C，保溫6小時后隨爐冷至350°C，最后空冷至常溫；4、淬火處理裝爐后升溫至800°C，保溫2 4小時后油冷淬火；5、低溫回火處理裝爐加熱至200°C并保溫4小時，然后空冷至常溫。
用20Cr2Ni4A鋼制成的零件滲碳后經(jīng)高溫回火處理，可減少后期淬火的殘余奧 氏體量。接著實施的正火處理可消除滲碳層中出現(xiàn)的網(wǎng)狀碳化物和細化中心部分的晶 粒。淬火之后實施低溫回火處理，可消除淬火后的殘余應(yīng)力，并使?jié)B碳層中的淬火馬氏 體變成回火馬氏體，以提高零件的韌性?？偟膩碚f，上述針對用20Cr2Ni4A鋼制成齒輪 的滲碳熱處理工藝比較先進，能夠指導(dǎo)生產(chǎn)，實現(xiàn)了提高齒輪綜合性能的目的。但是， 上述工藝仍存在兩大不足，一是僅作滲碳處理，不能充分發(fā)揮20Cr2Ni4A鋼的性能；其 次是該工藝多次加熱，生產(chǎn)周期長，每批工藝流程長、工序復(fù)雜，前后耗時約40小時。 此工藝不符合當(dāng)代節(jié)能減排、高效生產(chǎn)的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種20Cr2Ni4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合 熱處理工藝，該工藝流程短，耗能少，并且使零件表面獲得一層硬度極高的氮化層，進 一步提高其耐磨性、疲勞強度和抗蝕性能。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。
20Cr2Ni4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝，其改進之處在于工藝流程按 以下步驟實施(1)首先將用20Cr2Ni4A鋼制成的零件置入滲碳爐中，升溫至900°C 930°C，在 此溫度條件下滲碳4.5 6小時，然后出爐空冷；(2)接著將已滲碳零件送入爐溫為560°C 600°C的熱處理爐中，進行3 5小時的 氣體氮碳共滲處理，然后隨爐升溫至780°C 840°C，在保溫2 4小時后作油冷淬火；(3)最后作低溫回火處理，將已淬火零件加熱至160°C 200°C，保溫3 4小時， 然后隨爐空冷。
上述工藝過程中的滲碳工序采用氣體滲碳。在氮碳共滲工序中，滲氮為強化氮 化。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果1、合理安排工藝流程，減少零件被加熱次數(shù)，從而減少能源消耗；2、工藝流程短，生產(chǎn)周期短，節(jié)省工時一半以上，生產(chǎn)效率高；3、在零件滲碳之后再作氮碳共滲處理，在零件表面滲碳層上又獲得一層硬度極高的 氮化層，進一步提高其耐磨性、疲勞強度和抗蝕性能，其產(chǎn)品綜合性能優(yōu)于單一滲碳處 理或單一氮碳共滲處理。
具體實施方式
本發(fā)明是一種20Cr2Ni4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝，具體工藝流程按 以下步驟實施(1)首先將用20Cr2Ni4A鋼制成的零件置入滲碳爐中，本實施例中的零件是齒輪， 采用氣體滲碳，裝爐結(jié)束后升溫至920°C 士5°C，在此溫度條件下滲碳6小時，然后出爐 空冷；(2)接著將已滲碳的齒輪送入爐溫590°C士 10°C的熱處理爐中，通過5小時的氣體 氮碳共滲處理，然后隨爐升溫至800°C 士 10°C，在保溫3小時后作油冷淬火；(3)最后將已淬火齒輪裝爐作低溫回火處理，其爐溫為190°C士 10°C，保溫3小 時，然后隨爐空冷。
本實施例因齒輪體積稍大，故主要參數(shù)取高值，以獲得1.6mm 2.0mm滲 碳層厚度和氮化層厚度。本發(fā)明通過滲碳和氮碳共滲復(fù)合熱處理之后，其表面硬度 HRC ≥61,遠比單一滲碳的表面硬度高，從而實現(xiàn)提高齒輪的耐磨性、疲勞強度和抗蝕 性。另外，本發(fā)明對零件加熱次數(shù)少，大大減少能源消耗，達到節(jié)能減排的目的，并且 提高工效近1倍。
權(quán)利要求
1. 一種20Cr2M4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝，其特征在于工藝流程按以 下步驟實施(1)首先將用20Cr2Ni4A鋼制成的零件置入滲碳爐中，升溫至900°C 930°C，在 此溫度條件下滲碳4.5 6小時，然后出爐空冷；(2)接著將已滲碳零件送入爐溫為560°C 600°C的熱處理爐中，進行3 5小時的 氣體氮碳共滲處理，然后隨爐升溫至780°C 840°C，在保溫2 4小時后作油冷淬火；(3)最后作低溫回火處理，將已淬火零件加熱至160°C 200°C，保溫3 4小時， 然后隨爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種20Cr2Ni4A鋼滲碳加氮碳共滲復(fù)合熱處理工藝，其工藝流程是首先將用20Cr2Ni4A鋼制成的零件置入滲碳爐中，升溫至900℃～930℃，在此溫度上滲碳4.5～1小時，然后出爐空冷。接著將已滲碳零件送入爐溫為560℃～600℃的熱處理中，進行3～5小時的氣體氮碳共滲處理，然后隨爐升溫至780℃～840℃，在保溫2～4小時后作油冷淬火。最后將已淬火零件裝爐作低溫回火處理，其爐溫為160℃～200℃，保溫3～4小時，然后隨爐空冷。本發(fā)明通過滲碳和氮碳共滲復(fù)合熱處理之后，零件表面硬度有很大提高，增強耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。另外，本發(fā)明對零件加熱次數(shù)少，大大減少能源消耗，并且提高工效近1倍。
文檔編號C23F17/00GK102021588SQ201010572769
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月4日
發(fā)明者周智慧, 陸小兵 申請人:江蘇飛船股份有限公司