CN109385596A - 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法 - Google Patents

一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109385596A
CN109385596A CN201811426552.3A CN201811426552A CN109385596A CN 109385596 A CN109385596 A CN 109385596A CN 201811426552 A CN201811426552 A CN 201811426552A CN 109385596 A CN109385596 A CN 109385596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
carburizing
carbon
12cr2ni4a
material gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811426552.3A
Other languages
English (en)
Inventor
赵浩川
陈兆群
桂培培
林红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Original Assignee
AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd filed Critical AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Priority to CN201811426552.3A priority Critical patent/CN109385596A/zh
Publication of CN109385596A publication Critical patent/CN109385596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

本发明公开了一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，包括依次进行的造气氛、工件入炉、预处理、常规渗碳、淬火、冰冷处理和低温回火，其中预处理时，零件在高于渗碳钢临界温度(20～40)℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温一定时间，使渗碳钢表面充分吸碳、碳化物形核并长大到一定尺寸。本发明采用氧探头监测炉内碳势，在常规渗碳前增加预处理，工艺简单，重复性好，易于实现自动化生产，可控性好、效率高；所用碳势不高，氧探头不易积炭，使用寿命长；预处理形成的碳化物阻碍高温奥氏体长大，并起到预热作用，减少工件变形等。

Description

一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法
技术领域
本发明属于特种加工技术，涉及12Cr2Ni4A材料渗碳淬火新工艺方法。
背景技术
目前，采用常规渗碳方法(如图1所示的渗碳方法)很难在12Cr2Ni4A材料齿轮渗层中获得弥散分布的粒状碳化物，当提高渗碳碳势后，渗层能够获得碳化物，但碳化物沿晶界分布，呈条状、爪状及尖角状，不利于齿轮的抗接触疲劳性能；将碳势提高到更高值，可以获得粒状碳化物，但过高碳势容易使炉体积炭，不利于碳势测量装置(如氧探头)准确监测炉内碳势，探头长期处于过高碳势，容易失效，寿命短；同时，渗碳时直接升温至渗碳温度，工件变形量大，尺寸不易保证。
发明内容
本发明旨在提出一种简单、易操作的、既能在12Cr2Ni4A渗碳齿轮中获得粒状碳化物、又能减小工件变形的渗碳淬火方法。
渗碳碳化物的形成包括形核、稳定长大及碳化物粘结三个过程，要形成碳化物，前提条件是大量晶核的均匀形成。均匀形核是依靠***内的能量起伏、浓度起伏和结构起伏引起的，***浓度、结构分布越不均匀越有利于碳化物的形核，均匀形核并长大的碳化物均匀、弥散分布在渗碳层中；根据非均匀形核理论，在奥氏体中未溶碳化物、氮化物等微粒表面沉淀析出碳化物所消耗的功最小，这些微粒成为碳化物晶核的可能性最大；另外，众所周知，温度越低，材料的饱和碳浓度越低，越容易被气氛中的碳原子饱和，从而形核析出碳化物；因此，要想获得颗粒状碳化物，最有效的方法是在发生奥氏体转变但又未完全转变的阶段进行碳化物形核，基于此，本发明以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头检测炉内碳势，使炉体按照设定渗碳工艺路线自动完成渗碳淬火流程。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，包括以下步骤：
步骤一，造气氛，在高于渗碳钢临界温度20～40℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温，使炉内形成稳定渗碳气氛；
步骤二，入炉预处理，零件装炉后，在高于渗碳钢临界温度20～40℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温，使渗碳钢表面充分吸碳、碳化物形核并长大；
步骤三，渗碳：预处理结束后，炉温升至渗碳温度，采用高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势，保温时间根据渗层深度调整；
步骤四，淬火，渗碳结束后，炉温降至淬火温度，保温后油淬；
步骤五，冰冷处理；
步骤六，低温回火。
优选的，以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势。
优选的，所述步骤一中，在820～840℃、1.4％C条件下保温1～2h。
优选的，所述步骤二中，在820～840℃、1.4％C条件下保温50～70min。
优选的，所述步骤三中，炉温升至890～920℃，保持1.4％C条件下渗碳。
优选的，所述步骤四中，炉温降至800～830℃并保温。
优选的，所述冰冷处理的温度范围为-60～-70℃，冰冷处理的时间范围为60～80min。
优选的，所述低温回火处理的温度范围为140～160℃,低温回火处理的时间范围为120～180min。
需要说明的是,本发明高于渗碳钢临界温度中的临界温度是指Ac3。各阶段的碳势允许存在±0.05的波动。淬火保温时的碳势可以等于渗碳时的碳势，也可以在(1.0～1.3)％C之间选择。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用氧探头监测炉内碳势，在常规渗碳前增加预处理，工艺简单，重复性好，易于实现自动化生产，可控性好、效率高；所用碳势不高，氧探头不易积炭，使用寿命长；预处理形成的碳化物阻碍高温奥氏体长大，并起到预热作用，减少工件变形等。
附图说明
图1为常规渗碳淬火工艺路线图；
图2为本发明的渗碳淬火工艺路线图；
图中Cp代表碳势，t代表时间，T代表温度。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。
本发明的一般性实施步骤如下：具体技术方案为：
造气氛：在高于渗碳钢临界温度(20～40)℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温一定时间，使炉内形成稳定渗碳气氛；
工件入炉；
预处理：零件装炉后，在高于渗碳钢临界温度(20～40)℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温一定时间，使渗碳钢表面充分吸碳、碳化物形核并长大到一定尺寸；
常规渗碳：预处理结束后，炉温升至正常渗碳温度，采用高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势，保温时间根据渗层深度调整。在此过程中，温度升至正常渗碳温度，碳化物部分溶解，但不会全部溶解，残留的碳化物成为晶核继续均匀长大，形成粒状碳化物；
淬火：常规渗碳结束后，炉温降至淬火温度，采用一定的碳势，并保温一定时间，油淬；
冰冷处理；
低温回火。
如图2所示，一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，包括如下步骤：
为了在12Cr2Ni4A齿轮中获得弥散分布的粒状碳化物，并得到一定深度的渗碳层，采用如下工艺路线：
(1)造气氛：炉体在(820～840)℃、1.4％C条件下保温(1～2)h；
(2)工件入炉；
(3)预处理：零件装炉后，在(820～840)℃、1.4％C条件下保温(50～70)min；
(4)常规渗碳：预处理结束后，炉温升至(890～920)℃，保持1.4％C，保温时间根据渗层深度调整；
(5)淬火：常规渗碳结束后，炉温降至(800～830)℃并保温一定时间，油淬；
(6)冰冷处理：(-60～-70)℃冰冷处理(60～80)min；
(7)回火：(140～160)℃低温回火(120～180)min。

Claims (8)

1.一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，造气氛，在高于渗碳钢临界温度20～40℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温，使炉内形成稳定渗碳气氛；
步骤二，入炉预处理，零件装炉后，在高于渗碳钢临界温度20～40℃的温度以及高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势下保温，使渗碳钢表面充分吸碳、碳化物形核并长大；
步骤三，渗碳：预处理结束后，炉温升至渗碳温度，采用高于该温度下奥氏体饱和碳浓度的碳势，保温时间根据渗层深度调整；
步骤四，淬火，渗碳结束后，炉温降至淬火温度，保温后油淬；
步骤五，冰冷处理；
步骤六，低温回火。
2.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势。
3.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述步骤一中，在820～840℃、1.4％C条件下保温1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述步骤二中，在820～840℃、1.4％C条件下保温50～70min。
5.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述步骤三中，炉温升至(890～920)℃，保持1.4％C条件下渗碳。
6.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述步骤四中，炉温降至(800～830)℃并保温。
7.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述冰冷处理的温度范围为-60～-70℃，冰冷处理的时间范围为60～80min。
8.根据权利要求1所述的一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法，其特征在于：所述低温回火处理的温度范围为140～160℃,低温回火处理的时间范围为120～180min。
CN201811426552.3A 2018-11-27 2018-11-27 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法 Pending CN109385596A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811426552.3A CN109385596A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811426552.3A CN109385596A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109385596A true CN109385596A (zh) 2019-02-26

Family

ID=65430027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811426552.3A Pending CN109385596A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109385596A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112899611A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 潍坊丰东热处理有限公司 一种热处理方法及热处理工装
CN112981309A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 南京宇能机械有限公司 一种18CrNiMo7-6风电齿轮渗碳工艺及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285428A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Musashi Seimitsu Ind Co Ltd 浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法
CN104032116A (zh) * 2014-06-30 2014-09-10 无锡市崇安区科技创业服务中心 一种钢制锥齿轮的热处理工艺
CN104726819A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 上海人本集团有限公司 渗碳钢的热处理渗碳工艺
CN105154633A (zh) * 2015-10-26 2015-12-16 江苏保捷锻压有限公司 一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺
CN105369260A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 张家港市广大机械锻造有限公司 8620h齿轮钢的渗碳热处理工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004285428A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Musashi Seimitsu Ind Co Ltd 浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法
CN104032116A (zh) * 2014-06-30 2014-09-10 无锡市崇安区科技创业服务中心 一种钢制锥齿轮的热处理工艺
CN104726819A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 上海人本集团有限公司 渗碳钢的热处理渗碳工艺
CN105154633A (zh) * 2015-10-26 2015-12-16 江苏保捷锻压有限公司 一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺
CN105369260A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 张家港市广大机械锻造有限公司 8620h齿轮钢的渗碳热处理工艺

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周一志等: "《金属耐磨材料及其合金化》", 31 July 1992, 华中理工大学出版社 *
机械制造工艺材料技术手册编写组: "《机械制造工艺材料技术手册》", 31 December 1992, 机械工业出版社 *
杨烈宇等: "《离子轰击渗扩技术》", 31 March 1990, 人民交通出版社 *
董世柱等: "《热处理工实际操作手册》", 31 August 2006, 辽宁科学技术出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112899611A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 潍坊丰东热处理有限公司 一种热处理方法及热处理工装
CN112899611B (zh) * 2021-01-19 2022-09-27 潍坊丰东热处理有限公司 一种热处理方法及热处理工装
CN112981309A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 南京宇能机械有限公司 一种18CrNiMo7-6风电齿轮渗碳工艺及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2546381B1 (en) Carburized steel member and method for producing same
CN100463997C (zh) 一种超饱和渗碳钢
EP2085493A1 (en) Process for producing high-concentration carburized steel
CN104894506A (zh) 汽车变速箱齿轮热处理方法
CN104726819A (zh) 渗碳钢的热处理渗碳工艺
CN109385596A (zh) 一种12Cr2Ni4A材料气体渗碳淬火方法
TWI487800B (zh) And a method for manufacturing the same for producing a seamless steel pipe
CN108277449A (zh) 一种对低碳合金钢工件进行渗碳淬火的热处理方法
JP2008520839A (ja) 完全硬化耐熱鋼から成る部品を熱処理する方法及び完全硬化耐熱鋼から成る部品
CN110565018B (zh) 一种改善低碳高合金齿轮钢退火态带状组织的控制方法
CN105506539A (zh) 一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳淬火工艺方法
CN102345132A (zh) 渗碳淬火方法
CN101967605B (zh) 一种碳化物析出型稀土渗碳钢
CN111139348A (zh) 一种提高大截面低合金高强钢锻件芯部冲击韧性的热处理方法
CN101775571B (zh) 具有高硬度高耐磨性的大型柴油机凸轮工件的生产工艺
CN104213070B (zh) 缝纫机齿轮渗碳层控制工艺
CN114150258A (zh) 一种碳钢氮碳共渗表面疏松改善方法
CN105358726B (zh) 螺旋弹簧及其制造方法
CN108411245A (zh) 一种G13Cr4Mo4Ni4V轴承套圈用渗碳工艺
CN110760786A (zh) 一种控制氮势的渗氮热处理方法
CN109355615B (zh) 一种12CrNi3A渗碳淬火方法
JP5408465B2 (ja) 鋼の浸炭処理方法
CN111719114A (zh) 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法
CN115232940B (zh) 一种控制特殊用途超高强钢板材脱碳层的生产方法
CN108441624A (zh) 一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190226