專(zhuān)利名稱(chēng)：16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次滲碳工藝方法，尤其是一種16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳工藝方法。
背景技術(shù)：
16Cr3NiWMoVNbE材料是航空領(lǐng)域使用的一種特殊材料，由這種材料加工成零件并進(jìn)行熱處理，由于航空領(lǐng)域特殊的使用要求，零件在熱處理后要求不同的部位滲碳層深度不一樣，相差很大，深層部位要求I. ImnTl. 3mm,淺層部位要求O. 2mnT0. 5mm，零件在熱處理 后要求深層表面硬度要大于HRC60，淺層部位表面硬度大于HRC52，心部硬度為HRC35 45，即能保證內(nèi)部綜合機(jī)械性能指標(biāo)，又能保證不同表面的高強(qiáng)度和高耐磨性，并保證材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標(biāo)5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的相應(yīng)要求。此材料一般的熱處理方式很難達(dá)到上述指標(biāo)，由于滲碳層深度不一致，因此這兩個(gè)部位的滲碳工序無(wú)法同步進(jìn)行，需要進(jìn)行二次滲碳，國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有成型的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以使16Cr3NiWMoVNbE材料深層部位滲碳層深度在I. ImnTl. 3mm,淺層部位滲碳層深度在O. 2mnT0· 5mm范圍內(nèi)，深層滲碳后表面硬度大于HRC60,淺層滲碳后表面硬度大于HRC52，心部硬度在HRC35 45，并使其表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標(biāo)5492的相應(yīng)要求的二次滲碳的熱處理方法。本發(fā)明的工藝路線(xiàn)為
I準(zhǔn)備16Cr3NiWMoVNbE材料零件；
2將零件在電阻爐中進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為I 2h后油冷，在電阻爐中進(jìn)行加溫至650±30°C，保溫時(shí)間為I 2h，空冷，然后機(jī)加出零件的深層滲碳面；
3將零件除深層滲碳部分外的其它部分保護(hù)起來(lái)后進(jìn)行滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920±10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 25) % C之間，保溫時(shí)間為3 5h,第三階段采用的碳勢(shì)為碳濃度(I. 00 I. 15)%C之間,保溫時(shí)間為I 6h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫25 35min，空冷出爐；
4將零件在電阻爐中高溫回火，加熱至溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷后出爐；
5將零件機(jī)加出淺層滲碳部分；
6將零件除滲碳面以外的其它部分保護(hù)起來(lái)后滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920± 10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 2) % C，保溫時(shí)間為I. 5 2h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫時(shí)間為25 35min，空冷出爐；
7在電阻爐中高溫回火，溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷，在可控氣氛爐中淬火，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為25 30min加上每Imm最大厚度2 3min，油冷，在冰冷箱中冰冷，溫度為彡一 70°C，保溫時(shí)間為2 2. 5h，空冷，然后在電阻爐中回火，溫度為200±10°C，保溫時(shí)間為3 3. 5h，空冷；
8最終檢驗(yàn)。如上所述的第7步驟中，所述的淬火也可以將零件轉(zhuǎn)入鹽浴爐淬火保溫溫度為910± 10°C，冷卻介質(zhì)為淬火油，保溫時(shí)間為零件最厚截面尺寸值或條件厚度值mm乘以
O.5 Imin 力口上 3 5min。所述的條件厚度值為實(shí)際厚度(壁厚)乘以制件形狀系數(shù)，各種截面的制件形狀系數(shù)見(jiàn)HB/Z136《航空結(jié)構(gòu)鋼熱處理工藝》。本發(fā)明采用二次滲碳，在零件加工到一定尺寸后，對(duì)非滲碳部位進(jìn)行保護(hù)，對(duì)深層要求的滲碳面滲碳，滲碳后對(duì)零件繼續(xù)加工，加工出滲層滲度要求淺的滲層位置，對(duì)于滲碳 層深的位置不進(jìn)行加工，然后將除滲碳位置的其它位置進(jìn)行保護(hù)后，對(duì)其進(jìn)行二次滲碳，這樣對(duì)于淺層是進(jìn)行了一次滲碳，而對(duì)于深層采用了二次滲碳。保證深層滲碳部位滲碳層深度在I. ImnTl. 3mm,淺層滲碳部位滲碳層深度在O. 2mnT0. 5mm范圍內(nèi)，深層滲碳后表面硬度大于HRC60，淺層滲碳后表面硬度大于HRC52，心部硬度HRC35 45，并使其表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標(biāo)5492的相應(yīng)要求的二次滲碳的熱處理方法。
具體實(shí)施例方式一種16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳工藝方法，其步驟為
I準(zhǔn)備16Cr3NiWMoVNbE材料零件；
2將零件在電阻爐中進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為I 2h后油冷，在電阻爐中進(jìn)行加溫至650±30°C，保溫時(shí)間為I 2h，空冷，然后機(jī)加出零件的深層滲碳面；
3將零件除深層滲碳部分外的其它部分保護(hù)起來(lái)后進(jìn)行滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920±10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 25) % C之間，保溫時(shí)間為3 5h,第三階段采用的碳勢(shì)為碳濃度(I. 00 I. 15)%C之間,保溫時(shí)間為I 6h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫25 35min，空冷出爐；
4將零件在電阻爐中高溫回火，加熱至溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷后出爐；
5將零件機(jī)加出淺層滲碳部分；
6將零件除滲碳面以外的其它部分保護(hù)起來(lái)后滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920± 10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 2) % C，保溫時(shí)間為I. 5 2h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫時(shí)間為25 35min，空冷出爐；
7在電阻爐中高溫回火，溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷，在可控氣氛爐中淬火，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為25 30min加上每Imm最大厚度2 3min，油冷，在冰冷箱中冰冷，溫度為彡一 70°C，保溫時(shí)間為2 2. 5h，空冷，然后在電阻爐中回火，溫度為200±10°C，保溫時(shí)間為3 3. 5h，空冷；8最終檢驗(yàn)。
實(shí)施例材料為16Cr3NiWMoVNbE的某發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪花鍵軸，最厚截面尺寸為18mm，要求滲碳后齒輪部分的表面硬度大于HRC60，花鍵處的表面硬度大于HRC53，心部硬度HRC38 46，齒輪處的滲層深度I. O I. 3_，花鍵處滲層深度O. 3 O. 6 _，材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合相應(yīng)的航空標(biāo)準(zhǔn)5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)技術(shù)要求。其滲碳步驟為
I準(zhǔn)備16Cr3NiWMoVNbE材料零件；
2將零件在電阻爐中進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，溫度為910°C，保溫時(shí)間為Ih后油冷，在電阻爐中進(jìn)行加溫至650°C，保溫2h，空冷，然后機(jī)加出零件的深層滲碳面；
3將零件除深層滲碳部分外的其它部分保護(hù)起來(lái)后進(jìn)行滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在O. 35% C，保溫時(shí)間為35min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在I. 10% C，保溫時(shí)間為4h，第三階段采用的碳勢(shì)為碳濃度I. 10%C，保溫時(shí)間為4h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810°C，保溫30min，空冷出爐；
4將零件在電阻爐中高溫回火，加熱至溫度為680°C，保溫時(shí)間為3. 5h，空冷后出爐；
5將零件機(jī)加花鍵部分；
6將零件除滲碳面以外的其它部分保護(hù)起來(lái)后滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在O. 35% C，保溫時(shí)間為35min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在I. 10% C，保溫時(shí)間為2h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810°C，保溫時(shí)間為30min，空冷出爐；
7將零件在電阻爐中高溫回火680°C保溫3. 5h，空冷，在可控氣氛滲碳爐中淬火，保溫溫度為910°C，保溫50min，油冷，在冰冷箱中冰冷，冰冷< —70°C保溫2. 5h，空冷，電阻爐中回火200°C保溫3. 5h，空冷;
在電阻爐中高溫回火，溫度為680°C，保溫時(shí)間為3. 5h，空冷，在可控氣氛爐中淬火，溫度為910°C，保溫時(shí)間為50min，油冷，在冰冷箱中冰冷，溫度為一 80°C，保溫時(shí)間為2. 5h，空冷，然后在電阻爐中回火，溫度為200°C，保溫時(shí)間為3. 5h，空冷；
8最終檢驗(yàn)零件最終的齒輪表面硬度HRC61，花鍵表面硬度HRC55，心部硬度HRC43，齒輪部分滲層深度I. 19mm，花鍵部分滲層深度O. 43 mm，材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合相應(yīng)的航空標(biāo)準(zhǔn)5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳工藝方法，其特征是，所述的工藝方法包括以下步驟 (1)準(zhǔn)備16Cr3NiWMoVNbE材料零件； (2)將零件在電阻爐中進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為I 2h后油冷，在電阻爐中進(jìn)行加溫至650±30°C，保溫時(shí)間為I 2h，空冷，然后機(jī)加出零件的深層滲碳面； (3)將零件除深層滲碳部分外的其它部分保護(hù)起來(lái)后進(jìn)行滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920±10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 25) % C之間，保溫時(shí)間為3 5h,第三階段采用的碳勢(shì)為碳濃度(I. 00 I. 15)%C之間,保溫時(shí)間為I 6h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫25 35min，空冷出爐； (4)將零件在電阻爐中高溫回火，加熱至溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷后出爐； (5)將零件機(jī)加出淺層滲碳部分； (6)將零件除滲碳面以外的其它部分保護(hù)起來(lái)后滲碳，設(shè)備為可控氣氛滲碳爐，溫度為920± 10°C，第一階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(O. 25 O. 45) % C之間，保溫時(shí)間為30 40min，第二階段采用的碳勢(shì)為碳濃度在(I. 00 I. 2) % C，保溫時(shí)間為I. 5 2h ;滲碳結(jié)束后在可控氣氛滲碳爐中降溫到810±10°C，保溫時(shí)間為25 35min，空冷出爐； (7)在電阻爐中高溫回火，溫度為680±10°C，保溫時(shí)間為3 4h，空冷，在可控氣氛爐中淬火，溫度為910±10°C，保溫時(shí)間為25 30min加上每Imm最大厚度2 3min，油冷，在冰冷箱中冰冷，溫度為≤一 70°C，保溫時(shí)間為2 2. 5h，空冷，然后在電阻爐中回火，溫度為200±10°C，保溫時(shí)間為3 3. 5h，空冷； (8)最終檢驗(yàn)。
2.如權(quán)利要求I所述16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳工藝方法，其特征是，所述的步驟(7)的淬火是在鹽浴爐中進(jìn)行，溫度為910±10°C，冷卻介質(zhì)為淬火油，保溫時(shí)間為零件最厚截面尺寸值或條件厚度值乘以O(shè). 5 I分鐘再加上3 5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種16Cr3NiWMoVNbE材料的二次滲碳的工藝方法，通過(guò)先對(duì)非滲碳部位進(jìn)行保護(hù)，對(duì)深層要求的滲碳面滲碳，滲碳后對(duì)零件繼續(xù)加工，加工出滲層滲度要求淺的滲層位置，對(duì)于滲碳層深的位置不進(jìn)行加工，然后將除滲碳位置的其它位置進(jìn)行保護(hù)后，對(duì)其進(jìn)行二次滲碳。本發(fā)明保證了深層滲碳部位滲碳層深度在1.1mm~1.3mm，淺層滲碳部位滲碳層深度在0.2mm~0.5mm范圍內(nèi)，深層滲碳后表面硬度大于HRC60，淺層滲碳后表面硬度大于HRC52，心部硬度HRC35~45，并使其表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標(biāo)5492的相應(yīng)要求。
文檔編號(hào)C23F17/00GK102912282SQ20121040907
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者曾西軍, 師玉英, 辛玉武, 張瓊, 張宇慧, 徐奉鑫, 李海宏 申請(qǐng)人:哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司