CN102899603A - M50NiL材料低压真空渗碳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种M50NiL材料低压真空渗碳方法，通过对渗碳工艺及参数的设置，实现了对第二代齿轮钢M50NiL材料渗碳，使渗碳后的表面硬度达到HRC61～65，心部硬度达到HRC40～48，残余奥氏体小于10%，表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种渗碳方法，尤其是M50NiL材料低压真空渗碳方法。
背景技术
M50NiL材料是航空领域使用的第二代齿轮钢，其各项性能优于第一代齿轮钢9310钢，对于M50NiL材料国内没有成熟的工艺。国外已经开始应用到先进的发动机上，其渗碳后的性能优于9310钢，其疲劳性能高于9310钢10倍以上，接触疲劳性能也高于9310几十倍，而国内对于此材料的研制才刚刚开始。零件渗碳后具体想要达到的技术指标是：渗碳层深度在1.1mm以上；渗碳后表面硬度HRC61～65，心部硬度HRC40～48；表面显微组织为马氏体+少量碳化物，心部组织为低碳马氏体+少量铁素体，残余奥氏体小于10%，材料的表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相应要求的热处理方法。此材料一般的热处理方式很难达到上述指标，国内尚没有成型的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以使M50NiL材料能够进行渗碳，渗碳层深度在1.1mm以上，渗碳后表面硬度HRC61～65，心部硬度HRC40～48；表面显微组织为马氏体+少量碳化物，心部组织为低碳马氏体+少量铁素体，残余奥氏体小于10%，保证材料的表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相应要求的热处理方法。本发明的工艺路线为：
1 准备M50NiL材料零件；
2 将零件放置到低压渗碳炉内进行低压真空渗碳，采用的渗碳气氛为乙炔，渗碳温度为980±10℃，流量为800～900 nl/h，压力为5～7 mbar，乙炔渗碳时间为10～12s强渗，氮气扩散时间为1000～1200s，最终扩散时间2～3h，乙炔渗碳时间及扩散的总时间大于20h；
3 渗碳后将零件从低压真空渗碳炉中取出，在电阻炉中进行高温回火，回火温度为750±10℃，保温时间为9～12h，然后空冷；
4 高压气淬火，将零件在低压真空渗碳炉内加热到温度为1090±10℃，保温时间为60～90min，然后通入氮气进行高压气淬，压力为3000mbar，充气时间为1200s，气淬后空冷出炉；
5 冰冷处理，在冰冷箱内进行冰冷处理，保温温度为-73℃，保温时间为2～2.5h，冷却介质为空气，冰冷后出炉；
6 高温回火，在电阻炉中进行高温回火，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉，回火三次，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉；
7 最终检验。
本发明通过对渗碳工艺及参数的设置，实现了对第二代齿轮钢M50NiL材料渗碳，使渗碳后的表面硬度达到HRC61～65，心部硬度达到HRC40～48，残余奥氏体小于10%，表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492的相应要求。
具体实施方式
一种M50NiL材料低压真空渗碳方法，其步骤为：
1 准备M50NiL材料零件；
2 将零件放置到低压渗碳炉内进行低压真空渗碳，采用的渗碳气氛为乙炔，渗碳温度为980±10℃，流量为800～900 nl/h，压力为5～7 mbar，乙炔渗碳时间为10～12s强渗，氮气扩散时间为1000～1200s，最终扩散时间2～3h，乙炔渗碳时间及扩散的总时间大于20h；
3 渗碳后将零件从低压真空渗碳炉中取出，在电阻炉中进行高温回火，回火温度为750±10℃，保温时间为9～12h，然后空冷；
4 高压气淬火，将零件在低压真空渗碳炉内加热到温度为1090±10℃，保温时间为60～90min，然后通入氮气进行高压气淬，压力为3000mbar，充气时间为1200s，气淬后空冷出炉；
5 冰冷处理，在冰冷箱内进行冰冷处理，保温温度为-73℃，保温时间为2～2.5h，冷却介质为空气，冰冷后出炉；
6 高温回火，在电阻炉中进行高温回火，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉；
7 最终检验。
实施例
材料为M50NiL的某发动机齿轮，最大外径尺寸φ145mm，最厚截面尺寸为16mm，要求渗碳层深度在1.1mm以上，渗碳后表面硬度HRC61～65，心部硬度HRC40～48；表面显微组织为马氏体+少量碳化物，心部组织为低碳马氏体+少量铁素体，残余奥氏体小于10%，保证材料的表面显微组织及心部的显微组织符合航标5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相关技术要求。其渗碳步骤为：
1 准备M50NiL材料齿轮零件；
2 将零件放置到低压渗碳炉内进行低压真空渗碳，采用的渗碳气氛为乙炔，渗碳温度为980℃，流量为850 nl/h，压力为6 mbar，乙炔渗碳时间为12s强渗，氮气扩散时间为1200s，最终扩散时间2.5h，乙炔渗碳时间及扩散的总时间大于20h；
3 渗碳后将零件从低压真空渗碳炉中取出，在电阻炉中进行高温回火，回火温度为750℃，保温时间为11h，然后空冷；
4 高压气淬火，将零件在低压真空渗碳炉内加热到温度为1090℃，保温时间为80min，然后通入氮气进行高压气淬，压力为3000mbar，充气时间为1200s，气淬后空冷出炉；
5 冰冷处理，在冰冷箱内进行冰冷处理，保温温度为-73℃，保温时间为2h，冷却介质为空气，冰冷后出炉；
6 高温回火，在电阻炉中进行高温回火，保温温度为550℃，保温时间为2h，空冷出炉，回火三次，保温温度为550℃，保温时间为2h，空冷出炉；
7 最终检验：零件最终的齿轮渗碳层深度为1.2mm，表面硬度HRC63，心部硬度 HRC45，残余奥氏体5%，材料的表面显微组织及心部的显微组织符合相应的航空标准5492《航空钢制件渗碳、碳氮共渗金相组织检验标准》的相关技术要求。
Claims (1)
1.一种M50NiL材料低压真空渗碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
（1）准备M50NiL材料零件；
（2 ）将零件放置到低压渗碳炉内进行低压真空渗碳，采用的渗碳气氛为乙炔，渗碳温度为980±10℃，流量为800～900 nl/h，压力为5～7 mbar，乙炔渗碳时间为10～12s强渗，氮气扩散时间为1000～1200s，最终扩散时间2～3h，乙炔渗碳时间及扩散的总时间大于20h；
（3）渗碳后将零件从低压真空渗碳炉中取出，在电阻炉中进行高温回火，回火温度为750±10℃，保温时间为9～12h，然后空冷；
（4） 高压气淬火，将零件在低压真空渗碳炉内加热到温度为1090±10℃，保温时间为60～90min，然后通入氮气进行高压气淬，压力为3000mbar，充气时间为1200s，气淬后空冷出炉；
（5） 冰冷处理，在冰冷箱内进行冰冷处理，保温温度为-73℃，保温时间为2～2.5h，冷却介质为空气，冰冷后出炉；
（6） 高温回火，在电阻炉中进行高温回火，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉，保温温度为550±10℃，保温时间为2h，空冷出炉；
（7） 最终检验。
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