一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法技术

本发明专利技术涉及渗碳领域，尤其是一种提升X‑53材料渗碳效果的工艺方法。该方法包括：对X‑53零件进行预氧化；对氧化的零件进行渗碳；对渗碳的零件进行淬火、冰冷处理和二次低温回火。该方法提高材料表面活性，增强碳的活性。

【技术实现步骤摘要】
一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法
本专利技术涉及渗碳领域，尤其是一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法。
技术介绍
某机型采用X-53材料，通常用于制造在一定温度下服役的航空齿轮，经渗碳淬火回火后具有较高的综合力学性能，其回火温度达到了250℃，这就意味着齿轮零件在短时间的状态下也能够正常工作一段时间。在长时间工作后，要求具有较高的工作寿命，对材料的表面硬度HRC60及金相组织等要求较高，传统的渗碳工艺处理后，表面HRC60及有效渗层深度效果不好，对零件工作寿命造成很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法，获得所需的渗层深度、金相组织、晶间氧化及表面硬度工艺方法，提高材料表面活性，增强碳的活性。本专利技术提供一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法，包括：对X-53零件进行预氧化；对氧化的零件进行渗碳；对渗碳的零件进行淬火、冰冷处理和二次低温回火。进一步的，预氧化的设备为箱式炉，预氧化的加热温度450℃，预氧化的保温45min，空冷。进一步的，渗碳的选用设备为可控气氛渗碳炉，渗碳的保温温度为920±℃；渗碳的碳势为0.35％，相应的保温时间为35min；渗碳的碳势为1.1％，相应的保温时间为3h；渗碳的碳势为1.0％，相应的保温时间为1.5h。进一步的，对氧化的零件进行渗碳之后，所述方法还包括：渗碳结束后零件转至左室，左室保温温度为820℃，碳势为0.95％，保温时间为35min，保护气氛冷却。进一步的，预氧化时不通保护气。进一步的，淬火的设备为保护气氛炉，淬火的保温温度为915℃，保温时间为75min，油温55℃。进一步的，冰冷处理的设备为冷冻机，冰冷处理的保温温度为-75℃；冰冷处理的保温时间为4.5h，冷却介质为空气。进一步的，两次回火的设备为空气循环炉，保温温度为250℃。保温时间为2.5h，冷却介质为空气。有益效果：采用该方法可以实现X-53材料渗层(1.0～1.15)mm的精确控制，表面的硬度值能够达到HV698(HRC60)以上，同时该方法具有较高的合格率，具有较高的工艺稳定性。附图说明图1为不同方案的显微硬度曲线。图2为无预氧化金相图片。图3为有预氧化金相图片。图4为预氧化晶间氧化图片。图5为轮齿硬度检测位置示意图。具体实现方式本专利技术的技术解决方案为，所述的方法包括以下步骤：1、预氧化：设备为箱式炉(不通保护气氛)，加热温度450℃，保温45min，空冷；2、渗碳：选用设备为可控气氛渗碳炉，保温温度为920±℃；碳势为(0.35)％保温(35)min；(1.1)％保温3h；(1.0)％C保温1.5h；渗碳结束后零件转至左室，左室保温温度为(820)℃，碳势(0.95)％，保温(35)min,保护气氛冷却。3、淬火：设备为保护气氛炉，保温温度为(915)℃，保温时间为(75)min，油温55℃。4、冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为(-75)℃。保温时间为(4.5)h，冷却介质为空气。5、低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。6、二次低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。实施例1X-53作为某机型项目行星齿轮的渗碳热处理的一种典型材料，通过对该材料的渗碳前进行预氧化热处理，保证了设计要求。1、试验方案试验方案一1)渗碳：选用设备为可控气氛渗碳炉，保温温度为(920)℃；碳势为(0.35)％保温(35)min；(1.1)％保温3h；(1.0)％C保温1.5h；渗碳结束后零件转至左室，左室保温温度为(820)℃，碳势(0.95)％，保温(35)min,保护气氛冷却。2)淬火：设备为保护气氛炉，保温温度为(915)℃，保温时间为(75)min，油温55℃。3)冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为(-75)℃。保温时间为(4.5)h，冷却介质为空气。4)低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。5)二次低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。方案二1)预氧化：设备为箱式炉(不通保护气氛)，加热温度(450)℃，保温(45)min，空冷；2)渗碳：选用设备为可控气氛渗碳炉，保温温度为(920)℃；碳势为(0.35)％保温(35)min；(1.1)％保温3h；(1.0)％C保温1.5h；渗碳结束后零件转至左室，左室保温温度为(820)℃，碳势(0.95)％，保温(35)min,保护气氛冷却。3)淬火：设备为保护气氛炉，保温温度为(915)℃，保温时间为(75)min，油温55℃。4)冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为(-75)℃。保温时间为(4.5)h，冷却介质为空气。5)低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。6)二次低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为(250)℃。保温时间为(2.5)h，冷却介质为空气。2、显微硬度测试结果方案一为无预氧化处理的渗碳工艺路线，方案二为预氧化处理的渗碳工艺路线，表面渗层硬度(HRC60)及有效渗层深度如图1所示。3、金相组织、表面硬度与剥层碳浓度测试结果如图2-4所示。4、表面硬度测试结果如图5所示，对齿轮不同位置进行表面硬度检查，分别在下中的①、②、③、④位置进行表面硬度的检查。5、结论同时对方案一、二中的金相组织、晶间氧化以及剥层棒碳浓度进行检查，其中碳浓度的检查方法为在距离表面每0.05mm取金属沫，直至0.2mm处共四层，使用C-S分析仪进行碳含量的检查，实际结果及要求值见表。表1金相组织、表面硬度与剥层碳浓度检查结果在不改变其他条件仅增加预氧化的情况下，X-53材料的渗碳层显微硬度曲线上可以明显看出渗层深度较方案一深0.09mm，同时表面的硬度值能够达到HV698(HRC60)以上，而方案一中的表面硬度满足要求。同时从剥层试样的碳浓度也能明显看出，有预氧化的情况下渗层区表面的碳含量在0.65以上，而未经过预氧化的工艺参数碳浓度不足。通过预氧化工艺方案，实现了X-53材料1.0～1.15mm渗层，表面硬度≥HRC60及晶间氧化≤0.012mm预氧化，剥层浓度(0.65～1.0)％C的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法，其特征在于，包括：/n对X-53零件进行预氧化；/n对氧化的零件进行渗碳；/n对渗碳的零件进行淬火、冰冷处理和二次低温回火。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升X-53材料渗碳效果的工艺方法，其特征在于，包括：
对X-53零件进行预氧化；
对氧化的零件进行渗碳；
对渗碳的零件进行淬火、冰冷处理和二次低温回火。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预氧化的设备为箱式炉，预氧化的加热温度450℃，预氧化的保温45min，空冷。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，渗碳的选用设备为可控气氛渗碳炉，渗碳的保温温度为920±℃；渗碳的碳势为0.35％，相应的保温时间为35min；
渗碳的碳势为1.1％，相应的保温时间为3h；渗碳的碳势为1.0％，相应的保温时间为1.5h。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对氧化的零件进行渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕敏，鞠殿巍，辛玉武，师玉英，曾西军，张宇慧，崔学威，周动林，周锴，
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;23