一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法技术

本发明专利技术属于金属热处理技术领域，涉及一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳的热处理方法。本发明专利技术在第一渗碳表面吹砂处理后，对第一渗碳区进行一次低压真空渗碳，然后高温回火、冷却后，对零件进行重新防护，露出第一、第二渗碳区，并对第一、第二渗碳区吹砂处理后，进行二次低压真空渗碳。其中，两次低压真空渗碳时，提供碳原子的乙炔气体通气总时间均不超过10min。本发明专利技术方法通过二次低压真空渗碳技术，通过对两次渗碳工艺参数的控制，可使该15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢材料在热处理后性能指标达到技术要求，即实现在同一零件上的两种不同层深要求，表面硬度达到HRC63～65，金相达到2～5级，满足型号对高强齿轮钢及齿轮的设计工艺要求。

【技术实现步骤摘要】
一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法
本专利技术属于金属热处理
，涉及一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳的热处理方法。
技术介绍
15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢是一种优良的渗碳钢。该材料使用温度高、耐蚀性能好、韧性高，可在450℃的环境下长期稳定工作，能够滿足航空发动机齿轮在更高速、更高温度和更高载荷的苛刻条件下安全运行。该材料的制造工艺成熟度较低，现有常规钢材料的渗碳工艺无法直接应用到该材料，容易出现金相组织不合格、不同渗碳部位渗层深度无法达到设计要求，因此结合型号需求，急需开展和推进新型高强齿轮钢及齿轮制造技术成熟度的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种金相组织好、不同渗碳部位渗层深度同时满足设计要求的15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法。本专利技术的技术解决方案为：一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其对第一渗碳表面吹砂处理后，对第一渗碳区进行一次低压真空渗碳，然后高温回火、冷却后，对零件进行重新防护，露出第一、第二渗碳区，并对第一、第二渗碳区吹砂处理后，进行二次低压真空渗碳。两次低压真空渗碳时，提供碳原子的乙炔气体通气总时间均不超过10min。第一次低压真空渗碳时：在真空渗碳炉内，对第一渗碳区进行渗碳,在800±10℃保温30min～40min,保温结束随炉升温至960～990℃，渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间3～5min，氮气通入总时间15h～17h，乙炔流量为：1250～3000nL/h，炉压6～8mbar。一次渗碳渗层为0.9～1.1mm。第二次低压真空渗碳时，同时对第一渗碳区与第二渗碳区进行渗碳,在800±10℃保温30min～40min，保温结束随炉升温至960～990℃，渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间5～7min，氮气通入总时间26h～28h，乙炔流量为：1250～3000nL/h，炉压6～8mbar。第一渗碳区有效渗层深度1.3～1.5mm，第二渗碳区有效渗层深度0.9～1.1mm。本专利技术的技术效果是：本专利技术方法通过二次低压真空渗碳技术，通过对两次渗碳工艺参数的控制，可使该15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢材料在热处理后性能指标达到技术要求，即实现在同一零件上的两种不同层深要求,其中X1区有效渗层深度1.3～1.5mm，X2区有效渗层深度0.9～1.1mm，表面硬度达到HRC63～65，金相达到2～5级，可以满足型号对高强齿轮钢及齿轮的设计工艺要求。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明：本专利技术15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其实施时，具体过程如下：(1)非渗碳区镀镍或镀铜防护,防护厚度0.05mm；(2)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行渗碳；(3)在真空渗碳炉内，对第一渗碳区进行渗碳,在800℃保温40min，保温结束随炉升温至980℃。渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间3.5min，氮气通入总时间16h。一次渗碳参考渗层为0.9～1.0mm。乙炔流量＝1300nL/h，炉压7mbar，本专利技术在一次渗碳工艺中，对乙炔通入的时间、流量进行严格控制，从而可以有效控制渗层中金相组织生成，保证金相组织质量。(4)渗碳后5小时内高温回火；(5)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为720℃，回火时间为2.5h，然后充氮气冷却至室温；(6)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀镍保护，露处第一、第二渗碳区，镀层厚度0.05mm；(7)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行渗碳；(8)对第一渗碳区与第二渗碳区进行渗碳,在800℃保温40min,保温结束随炉升温至980℃。渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间5.6min，氮气通入总时间28h。本专利技术在二次低压真空渗碳时，也严格控制乙炔通入的时间和流量，使乙炔通入总时间不超过10min(远低于常规脉冲强渗碳工艺乙炔通入总时间)，乙炔流量＝1300nL/h，炉压7mbar，从而得到的二次渗碳参考渗层为0.9～1.1mm，二次渗碳参考渗层为0.9～1.1mm，且金相组织可以得到2～5级，满足设计要求。(9)按步骤(4)(5)进行高温回火；(10)将零件放置在真空油淬炉内进行升温至1066℃保温1.5h，然后油中冷却；(11)零件淬火结束在2h以内进行冰冷，温度-87℃，时间为4.5h；(12)零件冰冷结束在2h以内进行回火，温度500℃，时间4.5h，然后空冷至室温；(13)按步骤(11)(12)重复进行冰冷回火；(14)检验。实施例某飞附主动弧齿锥齿轮要求齿面区有效渗层深度1.3～1.5mm,轴肩区有效渗层深度0.9～1.1mm,表面硬度要求HRC63～65。(1)非渗碳区镀镍或镀铜防护,防护厚度0.05mm；(2)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行渗碳；(3)在真空渗碳炉内，对齿面区进行渗碳,在800℃保温40min,保温结束随炉升温至980℃。渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间3.5min，氮气通入总时间16h。一次渗碳参考渗层为0.9～1.0mm。乙炔流量＝1300nL/h，炉压7mbar(4)渗碳后5小时内高温回火(5)在保护气氛炉进行高温回火，回火温度为720℃，回火时间为2.5h，然后充氮气冷却至室温；(6)将零件除大齿区、小齿区以外的所有区域进行镀镍保护，铜层厚度0.05mm；(7)使用吹砂机清理零件渗碳表面，吹砂压力为0.25Mpa，至零件为灰白色为止，然后在1个小时以内进行渗碳；(8)对齿面区与轴肩区进行渗碳,在800℃保温40min,保温结束随炉升温至980℃。渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间5.6min，氮气通入总时间28h。二次渗碳参考渗层为0.9～1.1mm，二次渗碳参考渗层为0.9～1.1mm。乙炔流量＝1300nL/h，炉压7mbar；(9)按步骤(4)(5)进行高温回火；(10)将零件放置在真空油淬炉内进行升温至1066℃保温1.5h，然后油中冷却；(11)零件淬火结束在2h以内进行冰冷，温度-87℃，时间为4.5h；(12)零件冰冷结束在2h以内进行回火，温度500℃，时间4.5h，然后空冷至室温；(13)按步骤(11)(12)重复进行冰冷回火；(14)检验。结束后测量值如下：(1)渗层深度齿面1.45mm，轴肩0.99mm；(2)金相组织零件的渗层区金相组织中碳化物弥散分布，未见明显的网状碳化物与残余奥氏体存在，心部组织为铁素体+马氏体，符合HB5493中的规定。(3)硬度与机械性能表面硬度HRC64.5。检测结论为合格。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其特征在于，对第一渗碳表面吹砂处理后，对第一渗碳区进行一次低压真空渗碳，然后高温回火、冷却后，对零件进行重新防护，露出第一、第二渗碳区，并对第一、第二渗碳区吹砂处理后，进行二次低压真空渗碳。

【技术特征摘要】
1.一种15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其特征在于，对第一渗碳表面吹砂处理后，对第一渗碳区进行一次低压真空渗碳，然后高温回火、冷却后，对零件进行重新防护，露出第一、第二渗碳区，并对第一、第二渗碳区吹砂处理后，进行二次低压真空渗碳。2.根据权利要求1所述的15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其特征在于，两次低压真空渗碳时，提供碳原子的乙炔气体通气总时间均不超过10min。3.根据权利要求2所述的15Cr14Co12Mo5Ni2WA钢二次低压真空渗碳方法，其特征在于，第一次低压真空渗碳时：在真空渗碳炉内，对第一渗碳区进行渗碳,在800±10℃保温30min～40min,保温结束随炉升温至960～990℃，渗碳过程中交替通入乙炔与氮气，乙炔通入总时间3～5min，氮气通入总时间15h～17h，乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：周动林，师玉英，辛玉武，关国辉，曾西军，鞠殿巍，张宇慧，陈红艳，孙振淋，辛昕，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23