10CrNi2Mo3Cu2V材料的滲碳方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種10CrNi2Mo3Cu2V材料的滲碳方法，采用調(diào)質熱處理工藝及表面滲碳強化技術，在保證表面均有高強度、高耐磨性及高疲勞壽命的前提下，心部組織的具有高的綜合機械性能，確定其熱處理的最佳溫度范圍及滲碳的溫度及滲碳后冷卻及淬火、冰冷及回火工藝，以及采用可控氣氛滲碳技術，保證了材料在滲碳后表面顯微組織及心部的顯微組織符合MMS5001《滲碳金相組織檢驗標準》的相應要求，達到航空產(chǎn)品所要求的技術指標。
【專利說明】10CrN i 2Mo3Cu2V材料的滲碳方法【技術領域】[0001]本發(fā)明涉及一種滲碳方法，尤其是一種10CrNi2Mo3Cu2V材料的滲碳方法?！颈尘凹夹g】[0002]目前，歐洲及美國直升機齒輪基本上采用的材料為9310鋼，即通常所稱的一代齒輪鋼，其熱處理工藝為滲碳熱處理，國內(nèi)近幾年正在進行9310鋼材料的研制，研制過程中存在很多問題，還正在解決，國外的9310鋼的熱處理工藝，經(jīng)過幾年的研究，現(xiàn)在基本可以進行生產(chǎn)，國產(chǎn)化的9310鋼已經(jīng)部分試生產(chǎn)使用，滲碳熱處理工藝也開始應用，但還存在很多問題沒有解決。10CrNi2Mo3Cu2V材料其各項性能優(yōu)于9310鋼，10CrNi2Mo3Cu2V材料主要增加了耐熱及強化元素S1、Mo、Cu和V的含量，提高了中溫強度，可以在200°C環(huán)境中工作，由于該材料具有的優(yōu)良性能，該材料已逐步被國外先進的航空發(fā)動機所采用。對于在航空產(chǎn)品上的應用，要求在保證表面均有高強度、高耐磨性及高疲勞壽命的前提下，心部組織的具有高的綜合機械性能，具體要達到的技術指標為:滲碳層深度在0.4mm以上；滲碳后表面硬度HRC60，心部硬度HRC33~41 ;其表面顯微組織及心部的顯微組織符合MMS5001《滲碳金相組織檢驗標準》的相應要求，即表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，殘余奧氏體小于10%。由于在國內(nèi)對于10CrNi2Mo3Cu2V材料的研制剛剛起步，尚沒有成型滲碳方法，因此不能達到航空產(chǎn)品所要求的性能。[0003]發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種10CrNi2Mo3Cu2V材料的滲碳方法，使材料達到航空產(chǎn)品所要求的性能，即材料滲碳后，滲碳層深度在0.4mm以上；滲碳后表面硬度HRC60，心部硬度 HRC33~41 ;表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體， 殘余奧氏體小于10%。[0004]本發(fā)明的具體方法為:I準備10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件；2將零件放入空氣循環(huán)爐中進行預氧化，保溫溫度為450± 14°C，時間為30~40min，然后空冷至室溫；3將零件取出后，放入可控氣氛雙室爐進行滲碳，滲碳溫度為927°C ±8°C，I階段碳勢為0.35%~0.45%，保溫時間為30~40min，II階段碳勢為1.2%~1.25%，保溫時間4.5~5.5h，隨爐冷卻至低于150°C時出爐；在空氣中冷卻至室溫，然后放置在可控氣氛雙室爐內(nèi)進行高溫回火，溫度621 ± 15°C，保溫2~3.5h后，充氮氣冷卻至室溫；4將零件放入到少氧化設備內(nèi)進行淬火，溫度904°C ±8°C，保溫時間15~45min后，油冷，然后放在氟利昂制冷的冰冷設備中冷卻，溫度低于-80°C，保溫時 間不小于4h，然后放在專用的回火設備內(nèi)進行回火，回火溫度為150±8°C，保溫時間為2~4h ;5將零件取出后，在0.15~0.25MPa壓力下進行吹砂，吹砂時間不超過20min ；6最終檢驗。[0005]本發(fā)明采用調(diào)質熱處理工藝及表面滲碳強化技術，在保證表面均有高強度、高耐磨性及高疲勞壽命的前提下，心部組織的具有高的綜合機械性能，確定其熱處理的最佳溫度范圍及滲碳的溫度及滲碳后冷卻及淬火、冰冷及回火工藝，以及采用可控氣氛滲碳技術，保證了材料在滲碳后滲碳層深度在0.40mm以上，滲碳后表面硬度大于HRC60，心部硬度達到HRC33~41 ;表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，殘余奧氏體小于10%，其表面顯微組織及心部的顯微組織符合MMS5001《滲碳金相組織檢驗標準》的相應要求，達到航空產(chǎn)品所要求的技術指標。
【具體實施方式】
[0006]I 準備 10CrNi2Mo3Cu2V 材料的零件；
2將零件放入空氣循環(huán)爐中進行預氧化，保溫溫度為450± 14°C，時間為30~40min，然
后空冷至室溫；
3將零件取出后，放入可控氣氛雙室爐進行滲碳，滲碳溫度為927°C ±8°C，I階段碳勢為0.35%~0.45%，保溫時間為30~40min，II階段碳勢為1.2%~1.25%，保溫時間4.5~
5.5h，隨爐冷卻至低于150°C時出爐；在空氣中冷卻至室溫，然后放置在可控氣氛雙室爐內(nèi)進行高溫回火，溫度621 ± 15°C，保溫2~3.5h后，充氮氣冷卻至室溫；
4將零件放入到少氧化設備內(nèi)進行淬火，溫度904°C ±8°C，保溫時間15~45min后，油冷，然后放在氟利昂制冷的冰冷設備中冷卻，溫度低于-80°C，保溫時間不小于4h，然后放在專用的回火設備內(nèi)進行回火，回火溫度為150±8°C，保溫時間為2~4h ;
5將零件取出后，在0.15~0.25MPa壓力下進行吹砂，吹砂時間不超過20min ；
6最終檢驗。
實施例
[0007]材料為10CrNi2Mo3Cu2V的某發(fā)動機齒輪，最大外徑達到Φ 537mm。零件進行滲碳后的要求為:滲層深度1.05~1.24mm,齒根及齒根圓角滲層深度> 0.96mm,表面硬度HRC≥60，心部硬度HRC33~41。
[0008]I 準備 10CrNi2Mo3Cu2V 材料的零件；
2將零件放入空氣循環(huán)爐中進行預氧化，保溫溫度為450°C，時間為30min，然后空冷至室溫；
3將零件取出后，放入可控氣氛雙室爐進行滲碳，滲碳溫度為927°C°C，I階段碳勢為
0.35%，保溫時間為30min，II階段碳勢為1.2%%，保溫時間5h，隨爐冷卻至145°C時出爐；然后在可控氣氛雙室爐內(nèi)進行高溫回火，溫度621°C，保溫3h后，充氮氣冷卻至室溫；
4將零件放入到少氧化爐內(nèi)進行淬火,溫度904°C°C，保溫時間20min后，油冷，然后放在氟利昂制冷的冰冷設備中冷卻，溫度為_85°C，保溫時間為4.5h，然后放在……內(nèi)回火，回火溫度為150°C，保溫時間為4h ；
5將零件取出后，在0.25MPa壓力下進行吹砂，吹砂時間為IOmin ；
6最終檢驗。檢驗結果為:零件滲層深度1.20mm,齒根及齒根圓角滲層深度1.02mm,表面硬度HRC61，心部硬度HRC37，滿足要求。
【權利要求】
1.一種10CrNi2Mo3Cu2V材料的滲碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟:(1)準備10CrNi2Mo3Cu2V材料的零件；(2)將零件放入空氣循環(huán)爐中進行預氧化，保溫溫度為450±14°C，時間為30~40min，然后空冷至室溫；(3)將零件取出后，放入可控氣氛雙室爐進行滲碳，滲碳溫度為927°C±8°C，I階段碳勢為0.35%~0.45%，保溫時間為30~40min, II階段碳勢為1.2%~1.25%，保溫時間4.5~5.5h，隨爐冷卻至低于150°C時出爐；在空氣中冷卻至室溫，然后放置在可控氣氛雙室爐內(nèi)進行高溫回火，溫度621 ± 15°C，保溫2~3.5h后，充氮氣冷卻至室溫；(4)將零件放入到少氧化設備內(nèi)進行淬火，溫度904°C±8°C，保溫時間15~45min后， 油冷，然后放在氟利昂制冷的冰冷設備中冷卻，溫度低于-80°C，保溫時間不小于4h，然后放在專用的回火設備內(nèi)進行回火，回火溫度為150±8°C，保溫時間為2~4h ;(5)將零件取出后，在0.15~0.25MPa壓力下進行吹砂，吹砂時間不超過20min ；(6)最終檢驗。
【文檔編號】C23C8/80GK103556105SQ201310492867
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權日:2013年10月21日
【發(fā)明者】曾西軍, 師玉英, 張宇慧, 崔學威, 金玉亮, 辛玉武, 王士一, 徐奉鑫, 袁宏達, 張瓊, 李海宏, 邵秀云 申請人:哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司