００Ｎｉ１８Ｃｏ８Ｍｏ５ＡｌＴｉ高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种００Ｎｉ１８Ｃｏ８Ｍｏ５ＡｌＴｉ高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，具体为：对原材料进行固溶处理，然后将零件加工至成品尺寸；在渗氮箱底铺上经干燥并混合均匀的氯化铵与石英砂；将００Ｎｉ１８Ｃｏ８Ｍｏ５ＡｌＴｉ钢制零件洗净油污并吹干；对渗氮前的零件进行吹砂处理；零件装箱密封后通氨气赶尽箱内空气，当箱内的氨分解率为“零”时，随炉升温，进行二段法渗氮处理；渗氮保温终了时，断开加热炉电源，继续供气维持渗氮箱内正压，并随炉降温冷却至３００℃以下时，将渗氮箱移出加热炉，在空气中进行冷却；待渗氮箱的温度降至１５０℃以下时，停止供气并取出渗氮零件。采用本发明专利技术，渗氮零件尺寸和形状的畸变小，心部具有优良的强度、塑性和韧性，且显著提高表面的耐磨性和抗疲劳性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强度马氏体时效钢的渗氮热处理工艺，特别是 00Nil8Co8Mo5AlTi材料的气体渗氮工艺。
技术介绍
渗氮热处理是将活性的氮原子渗入零件表面，形成一层极硬的合金氮化物，以提 高表层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。渗氮的工艺方法主要包括气体渗氮、液体渗氮和离子渗 氮等，其中气体渗氮占主导地位。渗氮处理通常在460 650°C下进行，其最大的优点是渗 后零件畸变小。目前，渗氮处理的钢种主要包括合金结构钢和各种不锈钢。00Nil8Co8Mo5AlTi是一种高强度马氏体时效钢，它具有优良的机械性能，固溶处 理后，其显微组织为超低碳、高镍的单相马氏体；时效处理后，在马氏体区域的金属间化合 物沉淀析出、细化和弥散，使材料得以强化，其强度、塑性和韧性匹配优良，主要应用于航空 航天、石油化工和原子能等重要工业领域。美中不足的是，与其他高强度钢一样，这种材料 的疲劳强度偏低。近年来，旨在改善表面抗疲劳特性的研究主要集中在表面喷丸处理和表 面改性热处理等方面。其中，渗氮处理无疑是一种较好的选择，但由于这种材料的表面有 一层阻碍活性氮原子渗入的钝化膜，采用常规的渗氮方法，无法形成有效的渗氮层，用于 OONi 18Co8Mo5AlTi材料的气体渗氮工艺尚属空白。
技术实现思路
为了能采用表面改性热处理来改善高强度马氏体时效钢的表面抗疲劳特性，本发 明的目的是提供一种OONi 18Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，采用该气 体渗氮工艺，渗氮零件尺寸和形状的畸变小，心部具有优良的强度、塑性和韧性，且显著提 高表面的耐磨性和抗疲劳性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种00Nil8Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，其特征在于该工 艺按下列步骤进行1)对原材料进行固溶处理，然后将零件加工至成品尺寸；2)在渗氮箱底铺上经干燥并混合均勻的氯化铵与石英砂；3)将00Nil8Co8Mo5AlTi钢制零件洗净油污并吹干；4)对渗氮前的零件进行吹砂处理；5)零件装箱密封后通氨气赶尽箱内空气，当箱内的氨分解率为“零”时，随炉升温， 进行二段法渗氮处理；6)渗氮保温终了时，断开加热炉电源，继续供气维持渗氮箱内正压，并随炉降温冷 却至300°C以下时，将渗氮箱移出加热炉，在空气中进行冷却；待渗氮箱的温度降至150°C 以下时，停止供气并取出渗氮零件。本专利技术步骤2)中，氯化铵与石英砂的比例可以为1 5，氯化铵放置量按渗氮箱体积100 150g/m3计算。步骤3)中，将00Nil8Co8Mo5AlTi钢制零件用汽油及丙酮洗净油 污并吹干。步骤4)中，控制气压不大于0. 15MPa、使用200 250目的刚玉砂对渗氮前的零 件进行吹砂处理，吹砂后的零件应立即进行装箱并严禁用手直接触摸，吹砂与装箱的时间 间隔不得超过1小时。本专利技术渗氮前需事先对材料进行固溶处理，然后将零件加工至成品尺寸，采用普 通箱式电阻炉作为加热设备，在时效温度区间(480 510°C )进行二段法渗氮处理。按下述工艺参数进行二段法渗氮处理(1)保温温度500士5°C，保温3 4. 5小时，氨分解率20 30%(2)保温温度505士5°C，保温45 75小时，氨分解率65 85%。渗氮过程中，应始终保持进排气管道的畅通，每隔30分钟测量一次温度、气体压 力和氨分解率。本专利技术渗氮保温终了时，断开加热炉电源后，继续通氨气或通入氮气对箱内气氛 进行置换，维持渗氮箱内正压，以防止零件氧化。由于00Nil8Co8Mo5AlTi材料在常态下易形成致密的钝化膜，阻碍活性氮原子的 渗入。本专利技术采取在渗氮前对零件进行吹砂处理、在渗氮过程中加入氯化铵的方法，以促进 表面活化并达到催渗的效果。采用本专利技术所述的00Nil8Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，渗 氮零件尺寸和形状的畸变小，心部具有优良的强度、塑性和韧性，且显著提高表面的耐磨性 和抗疲劳性。渗氮层深度为0. 08 0. 20mm，渗层表面硬度不小于700HV，心部硬度为49 52HRC，其性能满足某些航空、航天用高强度传动轴和齿轮的需求。具体实施例方式一种本专利技术所述的00Nil8Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，对 材料为00Nil8Co8Mo5AlTi的齿轮进行渗氮处理，生产时，按每批20只齿轮，共3个批次分 别进行渗氮处理1、领取同一采购批次、材料为00Nil8Co8Mo5AlTi的钢棒(35_X 200mm)，进行 固溶处理加热设备箱式电阻炉 加热温度820士 10°C保温时间70 90分钟 冷却方式空冷2、将所有的齿轮加工至成品尺寸，另取经过固溶的材料，每批次加工用于随炉渗 氮的热处理试件2只，试件的尺寸为小32mmX小15mmX 10mm(外径X内径X高度)。3、准备好加热设备和渗氮箱，渗氮加热炉(箱式电阻炉)应配备温度自动调节记 录仪及报警装置，仪器、仪表及热电偶应在鉴定合格期内。渗氮前，应对渗氮加热炉、渗氮箱 和进排气管道进行清理，排除污物及灰渣。4、每批次取一个清洁、干燥的渗氮箱，将10g化学纯的无水氯化铵与50g经烘干处 理的石英砂进行充分混合，并均勻地铺在渗氮箱底部。5、将每批次的齿轮和随炉渗氮试件先后用汽油和丙酮洗净油污并吹干，控制气压 不大于0. 15MPa、使用200 250目的刚玉砂对其进行吹砂处理，吹砂后的零件及试件应立 即进行装箱并严禁用手直接触摸，吹砂与装箱的时间间隔不得超过1小时。 6、零件装箱密封后通入氨气，当箱内的氨分解率测得为“零”时，将渗氮箱装入加 热炉内随炉升温，各批次的齿轮按表1的工艺参数进行二段法渗氮处理 表1各批次齿轮渗氮处理工艺参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种００Ｎｉ１８Ｃｏ８Ｍｏ５ＡｌＴｉ高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，其特征在于该工艺按下列步骤进行：　　１）对原材料进行固溶处理，然后将零件加工至成品尺寸；　　２）在渗氮箱底铺上经干燥并混合均匀的氯化铵与石英砂；　　３）将００Ｎｉ１８Ｃｏ８Ｍｏ５ＡｌＴｉ钢制零件洗净油污并吹干；　　４）对渗氮前的零件进行吹砂处理；　　５）零件装箱密封后通氨气赶尽箱内空气，当箱内的氨分解率为“零”时，随炉升温，进行二段法渗氮处理；　　６）渗氮保温终了时，断开加热炉电源，继续供气维持渗氮箱内正压，并随炉降温冷却至３００℃以下时，将渗氮箱移出加热炉，在空气中进行冷却；待渗氮箱的温度降至１５０℃以下时，停止供气并取出渗氮零件。

【技术特征摘要】
一种00Ni18Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，其特征在于该工艺按下列步骤进行1)对原材料进行固溶处理，然后将零件加工至成品尺寸；2)在渗氮箱底铺上经干燥并混合均匀的氯化铵与石英砂；3)将00Ni18Co8Mo5AlTi钢制零件洗净油污并吹干；4)对渗氮前的零件进行吹砂处理；5)零件装箱密封后通氨气赶尽箱内空气，当箱内的氨分解率为“零”时，随炉升温，进行二段法渗氮处理；6)渗氮保温终了时，断开加热炉电源，继续供气维持渗氮箱内正压，并随炉降温冷却至300℃以下时，将渗氮箱移出加热炉，在空气中进行冷却；待渗氮箱的温度降至150℃以下时，停止供气并取出渗氮零件。2.根据权利要求1所述的00Nil8Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，其 特征在于步骤2)中，氯化铵与石英砂的比例为1 5，氯化铵放置量按渗氮箱体积100 150g/m3 计算。3.根据权利要求1所述的00Nil8Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺，其 特征在于；步骤3)中，将00Nil8Co8Mo5AlTi钢制零件用汽油及丙酮洗净...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长英，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]