本發(fā)明涉及熱處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種FV520B材料的離子氮化熱處理工藝，該工藝適用于處理所有要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，且要求表面耐磨損的零件，也適用于處理其它選用FV520B材料的工件。
背景技術(shù)：
：目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有FV520B材料的離子氮化的工藝報(bào)道，對(duì)于要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，且要求表面耐磨損的零件，進(jìn)行離子氮化處理，可以顯著提高工件的耐磨性，可以同時(shí)滿足高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨損的要求，同時(shí)由于心部強(qiáng)度高、硬度高，也能顯著提高工件的承載能力和疲勞壽命。我們的FV520B材料的離子氮化熱處理工藝，不僅創(chuàng)新性地首次將離子氮化熱處理工藝應(yīng)用在了FV520B材料上，而且省略了時(shí)效熱處理工藝，將時(shí)效、離子氮化兩個(gè)熱處理工序合并在一起，經(jīng)本發(fā)明專利FV520B材料的離子氮化熱處理后的工件，即同時(shí)滿足了高強(qiáng)度、耐腐蝕，耐磨損，同時(shí)承載能力和疲勞壽命也可以大幅提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于將離子氮化熱處理工藝應(yīng)用在FV520B材料上，并且將時(shí)效、離子氮化兩個(gè)熱處理工序合并在一起，在滿足了高強(qiáng)度、耐腐蝕，耐磨損的前提下，同時(shí)承載能力和疲勞壽命也可以大幅提高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種FV520B材料的離子氮化熱處理工藝，該工藝是針對(duì)FV520B材料工件，首先進(jìn)行固溶化處理和調(diào)整處理，再進(jìn)行離子氮化處理；該工藝具體包括如下步驟：(1)固溶化處理：固溶化溫度1050℃，保溫時(shí)間為(有效厚度/45mm)小 時(shí)，然后空冷；(2)調(diào)整處理：調(diào)整溫度850℃，保溫時(shí)間為(有效厚度/40mm)小時(shí)，然后油冷；(3)離子氮化處理：在500℃-530℃條件下離子氮化18.0～30.0小時(shí)，爐冷降溫到200℃，然后出爐空冷；離子氮化工藝的設(shè)備采用輝光離子氮化爐，該離子氮化處理的具體過(guò)程如下：首先要對(duì)工件進(jìn)行清洗，裝爐后先抽真空到13.3Pa以下，然后通入經(jīng)過(guò)干燥的氨氣，開(kāi)始升溫，當(dāng)溫度升到350℃停止抽真空放入空氣，再抽真空到13.3Pa以下，升溫到350℃放入空氣，循環(huán)5次(按照抽真空-升溫到350℃-放入空氣至常壓的過(guò)程)；溫度升到520℃進(jìn)行保溫，保溫階段氨氣流量控制在1.0-1.5L/min之間，電壓控制在600-850V，電流在10-20A，工作氣壓為100-1200Pa(優(yōu)選的工作氣壓為300-400Pa)，保溫時(shí)間18～25小時(shí)，降溫到200℃出爐空冷。上述步驟(3)中，試驗(yàn)成功了FV520B材料的離子氮化熱處理工藝，并且將時(shí)效、離子氮化兩個(gè)熱處理工序合并一起，節(jié)省了時(shí)效熱處理工序。所述FV520B材料的化學(xué)成分滿足FB13008標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。根據(jù)對(duì)工件心部強(qiáng)度、硬度的要求，離子氮化溫度在500℃-530℃的范圍內(nèi)調(diào)整。根據(jù)對(duì)工件滲氮層厚度的要求，離子氮化保溫時(shí)間在18.0～30.0小時(shí)的范圍內(nèi)選取。本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)原理如下：離子氮化是以工件作為陰極，爐體作為陽(yáng)極，爐內(nèi)抽真空后通入少量的氨氣，然后加高壓直流電場(chǎng)，利用稀薄的含氮?dú)怏w在高壓直流電場(chǎng)中電離來(lái)進(jìn)行氮化。其原理是濺射沉積理論，以濺射效應(yīng)為主，也有氮?dú)浞肿与x子效應(yīng)、中性氮原子效應(yīng)參與。本發(fā)明離子氮化工藝，在升溫途中增加了“350℃停止抽真空放入空氣，再抽真空升溫到350℃放入空氣，循環(huán)5次”，以去除鈍化膜、改善深層的均勻性。本發(fā)明具有以下有益效果：1、將離子氮化熱處理工藝應(yīng)用在FV520B材料上，并且將時(shí)效、離子氮化兩個(gè)熱處理工序合并一起，在同時(shí)滿足了高強(qiáng)度、耐腐蝕，耐磨損的前提下，同時(shí)FV520B材料工件的承載能力和疲勞壽命也可以大幅提高。2、本發(fā)明離子氮化熱處理工藝不但可以用在所有要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，耐磨損FV520B零件的離子氮化熱處理工藝，也適用于其它選用FV520B材料的工件的離子氮化的熱處理工藝。附圖說(shuō)明圖1為3號(hào)試樣的離子氮化滲層深度金相照片。圖2為1號(hào)試樣的離子氮化滲層深度金相照片。圖3為7號(hào)試樣的離子氮化滲層深度金相照片。圖4為5號(hào)試樣的離子氮化滲層深度金相照片。圖5為8號(hào)試樣的離子氮化滲層深度金相照片。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例詳述本發(fā)明。以下實(shí)施例中，F(xiàn)V520B材料工件的初始狀態(tài)為鍛件。以下實(shí)施例中，所述離子氮化處理具體過(guò)程如下：首先要對(duì)工件進(jìn)行清洗，裝爐后先抽真空到13.3Pa以下，然后通入經(jīng)過(guò)干燥的氨氣，開(kāi)始升溫，當(dāng)溫度升到350℃停止抽真空放入空氣，再抽真空升溫到350℃放入空氣，按照抽真空-升溫到350℃-放入空氣至常壓的過(guò)程循環(huán)5次。溫度升到520℃進(jìn)行保溫，保溫階段氨氣流量控制在1.0-1.5L/min之間，電壓控制在800V，電流在10-20A，工作氣壓為300-400Pa左右，保溫時(shí)間18～25小時(shí)，降溫到200℃出爐空冷。實(shí)施例1本實(shí)施例所用FV520B材料的化學(xué)成分：C:0.04wt.％；Si：0.42wt.％；Mn：0.74wt.％；S：0.005wt.％；P：0.021wt.％；Cr：13.80wt.％；Mo：1.46wt.％；Ni：5.39wt.％；Cu：1.49wt.％；Nb：0.30wt.％；Fe：余量。對(duì)其進(jìn)行離子氮化熱處理，包括以下步驟：(1)固溶化處理，在1050℃，保溫2小時(shí)，然后空冷；(2)調(diào)整處理，在850℃，保溫2.5小時(shí)，然后油冷；(3)離子氮化處理，在530℃下離子氮化18.0小時(shí)，爐冷降溫到200℃，然 后出爐空冷；對(duì)比例1與實(shí)施例1不同之處在于：步驟(3)之前還有時(shí)效處理，在530℃下保溫4小時(shí)，然后空冷。經(jīng)測(cè)試實(shí)施例1中FV520B材料離子氮化熱處理后的滲層指標(biāo)，滲氮層深度同比例1的基本相當(dāng)，表面和心部硬度都略高于比例1，也就是說(shuō)省略時(shí)效處理工序后，對(duì)滲氮層性能基本沒(méi)有影響，完全可以省略時(shí)效工序，用離子氮化代替。FV520B材料在530℃氮化可以得到較好的效果。實(shí)施例1的滲氮層性能見(jiàn)表1。對(duì)比例1的見(jiàn)表2。表1實(shí)施例1離子氮化后FV520B材料的滲層性能編號(hào)滲氮層深度(mm)表面硬度心部硬度30.14(見(jiàn)圖1)931HV1337HB表2對(duì)比例1離子氮化后FV520B材料的滲層性能編號(hào)滲氮層深度(mm)表面硬度心部硬度10.15(見(jiàn)圖2)885HV1329HB實(shí)施例2本實(shí)施例所用FV520B材料的化學(xué)成分：C:0.04wt.％；Si：0.42wt.％；Mn：0.74wt.％；S：0.005wt.％；P：0.021wt.％；Cr：13.80wt.％；Mo：1.46wt.％；Ni：5.39wt.％；Cu：1.49wt.％；Nb：0.30wt.％；Fe：余量。對(duì)其進(jìn)行離子氮化熱處理，包括以下步驟：(1)固溶化處理，在1050℃，保溫2小時(shí)，然后空冷；(2)調(diào)整處理，在850℃，保溫2.5小時(shí)，然后油冷；(3)離子氮化處理，在530℃下離子氮化20.0小時(shí)，爐冷降溫到200℃，然后出爐空冷；對(duì)比例2與實(shí)施例2不同之處在于：步驟(3)之前還有時(shí)效處理，在530℃下保溫4小時(shí)，然后空冷。經(jīng)測(cè)試實(shí)施例2FV520B材料離子氮化熱處理后的滲層指標(biāo)，滲層深度、表面和心部硬度同比例2都基本相當(dāng)，也就是說(shuō)省略時(shí)效處理工序，對(duì)滲氮性能沒(méi)有影響，完全可以省略時(shí)效工序，用離子氮化代替。FV520B材料在530℃氮化可以得到較好的效果。實(shí)施例2的滲氮層性能見(jiàn)表3。對(duì)比例2的見(jiàn)表4。表3實(shí)施例2離子氮化后FV520B材料的滲層性能編號(hào)滲氮層深度(mm)表面硬度心部硬度70.16(見(jiàn)圖3)1016HV1320HB表4對(duì)比例2離子氮化后FV520B材料的滲層性能編號(hào)滲氮層深度(mm)表面硬度心部硬度50.15(見(jiàn)圖4)1030HV1334HB實(shí)施例3本實(shí)施例所用FV520B材料的化學(xué)成分：C:0.04wt.％；Si：0.42wt.％；Mn：0.74wt.％；S：0.005wt.％；P：0.021wt.％；Cr：13.80wt.％；Mo：1.46wt.％；Ni：5.39wt.％；Cu：1.49wt.％；Nb：0.30wt.％；Fe：余量。進(jìn)行了不同溫度的離子氮化熱處理，包括以下步驟：(1)固溶化處理，在1050℃，保溫2小時(shí)，然后空冷；(2)調(diào)整處理，在850℃，保溫2.5小時(shí)，然后油冷；(3)離子氮化處理，在500℃下離子氮化20.0小時(shí)，爐冷降溫到200℃，然后出爐空冷；經(jīng)測(cè)試實(shí)施例3FV520B材料離子氮化熱處理后的滲層指標(biāo)見(jiàn)表5，500℃下離子氮化也有較好的滲層深度，表面硬度大幅提高，心部硬度也較高。表5實(shí)施例2離子氮化后FV520B材料的滲層性能編號(hào)滲氮層深度(mm)表面硬度心部硬度40.13(見(jiàn)圖5)1187、1224HV1337HB當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3