一种珠光体耐热钢热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种钢材料表面改性处理方法，具体涉及一种珠光体耐热钢热处理方法，解决2Cr3WMoV材料难以满足飞行器燃油附件高速运行的性能要求的技术问题。该珠光体耐热钢热处理方法，包括以下步骤：步骤1：预处理，将2Cr3WMoV

【技术实现步骤摘要】
一种珠光体耐热钢热处理方法


[0001]本专利技术涉及一种钢材料表面改性处理方法，具体涉及一种珠光体耐热钢热处理方法。

技术介绍

[0002]2Cr3WMoV
‑
1是一种新型的珠光体型耐热钢，与GJB2294
‑
1995《航空用不锈钢及耐热钢棒规范》中2Cr3WMoV化学成分不同,主要体现在C元素、Mn元素、Si元素与Cr元素的含量上，具体不同之处如表1：
[0003]表1
[0004]材料类型CMnSiCr2Cr3WMoV0.16
‑
0.240.25
‑
0.6≤0.42.4
‑
3.32Cr3WMoV
‑
10.15
‑
0.20.25
‑
0.50.17
‑
0.372.8
‑
3.3
[0005]2Cr3WMoV材料主要应用于锻造待处理齿轮，通过渗碳+淬火的热处理方法，可以达到深渗层、高硬度和耐磨性，能够满足航空发动机燃油附件性能要求，但是难以满足飞行器燃油附件高速运行的性能要求。而现有技术中，尚未发现关于珠光体耐热钢(即2Cr3WMoV
‑
1)经热处理解决相关技术问题(硬度、耐磨性等)的报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对2Cr3WMoV材料难以满足飞行器燃油附件高速运行的性能要求的技术问题，而提供一种珠光体耐热钢热处理方法，使得珠光体耐热钢具有更高硬度和耐磨性。r/>[0007]本专利技术的构思是：
[0008]选择优于2Cr3WMoV材料的圆棒2Cr3WMoV
‑
1，严控圆棒2Cr3WMoV
‑
1中C元素、Mn元素、Si元素及Cr元素的含量，在优化2Cr3WMoV材料的基础上，改变热处理方法，采用预处理、两段式碳氮共渗、亚温淬火的方法，在圆棒2Cr3WMoV
‑
1加工的齿轮表面形成一层具有ε氮碳化合物的碳氮共渗层，与渗碳或/和氮化的化学热处理相比，其圆棒2Cr3WMoV
‑
1加工的齿轮具有耐磨性高，脆性小的特点；同时，细化齿轮的基体晶粒，得到适量分布的细小铁素体组织，使基体获得更高的韧性，满足飞行器燃油附件高速运行的性能要求。
[0009]为解决上述技术问题，并实现上述专利技术构思，本专利技术所采用的技术方案为：
[0010]一种珠光体耐热钢热处理方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0011]步骤1：预处理
[0012]将2Cr3WMoV
‑
1材料的棒料进行淬火、保温后，进行空冷或油冷；然后进行回火、保温后，进行水冷或油冷，获得硬度HRC小于等于32的棒料，最后将所述棒料加工成待处理齿轮；
[0013]步骤2：进行碳氮共渗
[0014]2.1)确定碳氮共渗的渗剂；
[0015]2.2)根据步骤2.1)中的渗剂，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层碳原子与氮原子的比例；
[0016]2.3)利用步骤2.1)中的渗剂与步骤2.2)中碳原子与氮原子的比例，对步骤1中所得待处理齿轮进行两段式碳氮共渗，获得碳氮共渗层厚度为0.35
‑
0.5mm的待处理齿轮；
[0017]步骤3：进行亚温淬火、冷处理与回火
[0018]3.1)将步骤2.2)所得的待处理齿轮进行亚温淬火；
[0019]3.2)将步骤3.1)所得的待处理齿轮进行冷处理；
[0020]3.3)将步骤3.2)所得的待处理齿轮进行回火，完成待处理齿轮的热处理。
[0021]进一步地，步骤1具体为：
[0022]将2Cr3WMoV
‑
1材料的棒料进行淬火，淬火温度为1050
±
10℃，保温60
‑
90min，保温后进行空冷或油冷；空冷或油冷后进行回火，回火温度为700
±
10℃，保温60
‑
90min，保温后进行水冷或油冷，获得硬度HRC小于等于32的棒料，然后加工成待处理齿轮。
[0023]进一步地，步骤2.1)中，所述渗剂包括渗碳剂、稀释剂和氨气；
[0024]渗碳剂为C3H8，稀释剂为CH3OH。
[0025]进一步地，步骤2.2)具体为：
[0026]2.2.1、计算碳氮共渗层碳原子的含量；
[0027]设置碳氮共渗炉内的碳势，根据C3H8的流量确定CH3OH的流量，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中碳原子含量；
[0028]2.2.2、根据碳氮共渗炉内C3H8、CH3OH和NH3气体体积，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中氮原子的含量；
[0029]2.2.3、依据步骤2.2.1中所得碳原子含量与步骤2.2.2中所得氮原子含量，获得碳氮共渗层的碳原子与氮原子的比例。
[0030]进一步地，步骤2.2.1具体为：
[0031]设置碳氮共渗炉内的碳势为0.9
±
0.1％，固化C3H8的流量为0.3
±
0.1L/min时，通过氧探头+碳势控制仪表的控制方式，控制CH3OH的流量为0.7
‑
1L/H，得到步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中碳原子含量为0.8％
‑
0.9％。
[0032]进一步地，步骤2.2.2具体为：
[0033]2.2.2.1、确定碳氮共渗炉内的NH3气体体积占CH3OH分解气体的体积比为2.3％；
[0034]2.2.2.2、根据步骤2.2.1中CH3OH流量为0.7
‑
1L/H与步骤2.2.2.1中的体积比2.3％，计算可得NH3的流量为0.43
‑
0.61L/min，得到碳氮共渗层中氮原子含量为0.3％
‑
0.4％。
[0035]进一步地，步骤2.2.3具体为：
[0036]依据步骤2.2.1中碳原子含量0.8％
‑
0.9％与步骤2.2.2.2中氮原子含量0.3％
‑
0.4％，得到碳氮共渗层的碳原子与氮原子的比例为2
‑
3。
[0037]进一步地，步骤2.3)具体为：
[0038]2.3.1、第一段碳氮共渗中，通入步骤2.1)中的C3H8、CH3OH和NH3，将碳氮共渗炉内的碳势设置为0.9
±
0.1％，NH3的流量控制为0.45
‑
0.6L/min，加热温度为830
±
10℃，保温55
‑
75min，将碳原子与氮原子按照步骤2.2.3所得的比例要求，选择比例为2.5，渗入步骤1中所得的待处理齿轮中；所述比例为2.5；
[0039]2.3.2、第二段碳氮共渗中，降低碳氮共渗炉内的碳势至0.7
±
0.1％，NH3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：预处理将2Cr3WMoV
‑
1材料的棒料进行淬火、保温后，进行空冷或油冷；然后进行回火、保温后，进行水冷或油冷，获得硬度HRC小于等于32的棒料，最后将所述棒料加工成待处理齿轮；步骤2：进行碳氮共渗2.1)确定碳氮共渗的渗剂；2.2)根据步骤2.1)中的渗剂，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层碳原子与氮原子的比例；2.3)利用步骤2.1)中的渗剂与步骤2.2)中碳原子与氮原子的比例，对步骤1中所得待处理齿轮进行两段式碳氮共渗，获得碳氮共渗层厚度为0.35
‑
0.5mm的待处理齿轮；步骤3：进行亚温淬火、冷处理与回火3.1)将步骤2.2)所得的待处理齿轮进行亚温淬火；3.2)将步骤3.1)所得的待处理齿轮进行冷处理；3.3)将步骤3.2)所得的待处理齿轮进行回火，完成待处理齿轮的热处理。2.根据权利要求1所述的一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于，步骤1具体为：将2Cr3WMoV
‑
1材料的棒料进行淬火，淬火温度为1050
±
10℃，保温60
‑
90min，保温后进行空冷或油冷；空冷或油冷后进行回火，回火温度为700
±
10℃，保温60
‑
90min，保温后进行水冷或油冷，获得硬度HRC小于等于32的棒料，然后加工成待处理齿轮。3.根据权利要求1或2所述的一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于：步骤2.1)中，所述渗剂包括渗碳剂、稀释剂和氨气；所述渗碳剂为C3H8，稀释剂为CH3OH。4.根据权利要求3所述的一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于，步骤2.2)具体为：2.2.1、计算碳氮共渗层碳原子的含量；设置碳氮共渗炉内的碳势，根据C3H8的流量确定CH3OH的流量，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中碳原子含量；2.2.2、根据碳氮共渗炉内C3H8、CH3OH和NH3气体体积，计算步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中氮原子的含量；2.2.3、依据步骤2.2.1中所得碳原子含量与步骤2.2.2中所得氮原子含量，获得碳氮共渗层的碳原子与氮原子的比例。5.根据权利要求4所述的一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于，步骤2.2.1具体为：设置碳氮共渗炉内的碳势为0.9
±
0.1％，固化C3H8的流量为0.3
±
0.1L/min时，通过氧探头+碳势控制仪表的控制方式，控制CH3OH的流量为0.7
‑
1L/H，得到步骤1中所得待处理齿轮的碳氮共渗层中碳原子含量为0.8％
‑
0.9％。6.根据权利要求5所述的一种珠光体耐热钢热处理方法，其特征在于，步骤2.2.2具体为：2.2.2.1、确定碳氮共渗炉内的NH3气体体积占CH3OH分解气体的体积比为2.3％；2.2.2.2、根据步骤2.2.1中CH3OH流量为0.7
‑
1L/H与步骤2.2.2.1中的体积比2.3％，计
算可得NH3的流量为0.43
‑
0.61L/min，得到碳氮共渗层中氮原子含量为0.3％
‑
0.4％。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，任长安，祝曼，侯晓鹏，
申请(专利权)人：中国航发西安动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：