薄壁零件氮化变形控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种薄壁零件氮化变形控制方法，通过选择合理的调质热处理参数及回火温度，将机加过程中产生的应力降至最低，改变零件渗氮前的预处理方式保证零件入炉的状态要求，采用可控气氛渗氮技术对薄壁齿轮进行渗氮，通过氮化质量、氮气分解率、氮化温度之间的关系，保证了薄壁零件氮化后，渗氮层深度在0.10～0.15mm，表面硬度HV0.5≥800，白层厚度≤0.015mm，显微组织符合IGC.0463.121A，并保证零件变形量≤0.05mm。
【专利说明】薄壁零件氮化变形控制方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制方法，尤其是一种薄壁零件氮化变形控制方法。
现有技术
[0002]氮化技术因其可以有效提高零件表面的耐磨性，耐疲劳性,耐腐蚀性及耐高温性，被广泛应用于航空产品零件的制造之中。然而对于某些薄壁零件，材料为32Cr3MoVE，图纸规定的尺寸精度高，而且渗层范围窄，要求氮化层控制在(0.1~0.15)mm范围内，变形量控制在0.05mm范围内，表面硬度HVa5≤800，白层厚度≤0.015mm，显微组织符合IGC.0463.121A的要求。在零件中有些部分厚度极薄，仅为几毫米，氮化后极易变形，进而影响零件的各项运行指标，如齿轮的齿形、齿向精度等。按一般的氮化处理方式很难达到如此高精度的要求，需摸索出合理的热处理方式，将氮化变形控制在0.05mm范围内，国内从未进行过如此高精度且渗层范围这么小的氮化处理方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可以使薄壁零件氮化层控制在(0.1~0.15)mm范围内，变形量控制在0.05mm范围内，表面硬度HVa5≤800，白层厚度≤0.015mm，显微组织符合IGC.0463.121A的渗氮热处理方法。本发明的工艺路线为:
(1)准备材料为32Cr3MoVE的薄壁零件；
(2)对零件进行粗加工，加工后保证零件单边余量在Imm以上；
(3)将零件放入少氧化设备中进行淬火，淬火温度为950±10°C，保温时间为60~90min,油冷后取出；然后放入高温回火炉中进行回火，回火温度为660±20°C,保温时间为120~150min，空冷后出炉；
(4)对零件上需要与外部相关尺寸进行配合的部分及零件上的腹板进行半精加工，加工后保证单面余量小于0.5mm ；
(5)将零件放入可控气氛氮化炉中进行稳定回火，温度为580±5°C，保温时间为5~
5.5h，随炉冷却，在整个过程中通氩气，在升温、保温过程中氩气流量为2~5L/min，降温时氩气流量> 5L/min，随炉冷却小于150°C后停氩气，零件出炉；
(6)将零件的各个部分加工至图纸规定的尺寸；
(7)采用四氯乙烯蒸汽对零件进行除油；`
(8)将零件放入可控气氛氮化炉中将齿轮整体渗氮，零件随炉升温至200±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至300±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至400±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至490±5°C，保温12~15h，整个过程中氨气的分解率为12~17%，最后随炉冷至150°C以下出炉；
(9)最终检验。
[0004]本发明通过选择合理的调质热处理参数及回火温度，将机加过程中产生的应力降至最低，改变零件渗氮前的预处理方式保证零件入炉的状态要求，采用可控气氛渗氮技术对薄壁齿轮进行渗氮，通过氮化质量、氮气分解率、氮化温度之间的关系，保证了薄壁零件氮化后，渗氮层深度在0.10~0.15mm,表面硬度HVa5≥800,白层厚度≤ 0.015mm,显微组织符合IGC.0463.121A，并保证零件变形量≤ 0.05mm。
【具体实施方式】
[0005]薄壁零件氮化变形控制方法的步骤为:
(1)准备材料为32Cr3MoVE的薄 壁零件；
(2)对零件进行粗加工，加工后保证零件单边余量在Imm以上；
(3)将零件放入少氧化设备中进行淬火，淬火温度为950±10°C，保温时间为60~90min,油冷后取出；然后放入高温回火炉中进行回火，回火温度为660±20°C,保温时间为120~150min，空冷后出炉；
(4)对零件上需要与外部相关尺寸进行配合的部分及零件上的腹板进行半精加工，加工后保证单面余量小于0.5mm ；
(5)将零件放入可控气氛氮化炉中进行稳定回火，温度为580±5°C，保温时间为5~
5.5h，随炉冷却，在整个过程中通氩气，在升温、保温过程中氩气流量为2~5L/min，降温时氩气流量> 5L/min，随炉冷却小于150°C后停氩气，零件出炉；
(6)将零件的各个部分加工至图纸规定的尺寸；
(7)采用四氯乙烯蒸汽对零件进行除油；
(8)将零件放入可控气氛氮化炉中将齿轮整体渗氮，零件随炉升温至200±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至300±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至400±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至490±5°C，保温12~15h，整个过程中氨气的分解率为12~17%，最后随炉冷至150°C以下出炉；
(9)最终检验。
实施例
[0006]材料为32Cr3MoVE的某型机59齿滑油泵齿轮，最大外径为Φ 123mm，幅板厚2mm，要求氮化后渗氮层深度在0.10~0.15mm,表面硬度HVa5≥800,白层厚度≤0.015mm,显微组织符合IGC.0463.121A，并保证零件变形量≤ 0.05mm。
[0007](I)准备材料为32Cr3MoVE的滑油泵齿轮；
(2)对零件进行粗加工，加工后保证零件单边余量在Imm以上；
(3)将零件放入少氧化设备中进行淬火，淬火温度为950°C，保温时间为80min，油冷后取出；然后放入高温回火炉中进行回火，回火温度为660°C,保温时间为150min,空冷后出炉；
(4)对零件上需要与外部相关尺寸进行配合的部分及零件上的腹板进行半精加工，加工后保证单面余量均小于0.5mm ；
(5)将零件放入可控气氛氮化炉中进行稳定回火，温度为580°C，保温时间为5h，随炉冷却，在整个过程中通氩气，在升温、保温过程中氩气流量为5L/min，降温时氩气流量为8L/min，随炉冷却至120°C后停氩气，零件出炉；
(6)将零件的各个部分加工至图纸规定的尺寸；
(7)采用四氯乙烯蒸汽对零件进行除油；(8)将零件放入可控气氛氮化炉中将齿轮整体渗氮，零件随炉升温至200°C，保温15h；然后随炉升温至300°C，保温Ih ;然后随炉升温至400°C，保温Ih ;然后随炉升温至490°C，保温12h，整个过程中氨气的分解率为15%，最后随炉冷至120°C出炉；
(9)最终检验:零件的渗氮层深度0.14mm，表面硬度HVa5=860，白层厚度0.006mm，显微组织符合IGC.0463. 121A，齿轮最大变形量为0.03mm。结论:合格。
【权利要求】
1.一种薄壁零件氮化变形控制方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤: (1)准备材料为32Cr3MoVE的薄壁零件； (2)对零件进行粗加工，加工后保证零件单边余量在Imm以上； (3)将零件放入少氧化设备中进行淬火，淬火温度为950±10°C，保温时间为60~90min,油冷后取出；然后放入高温回火炉中进行回火，回火温度为660±20°C,保温时间为120~150min，空冷后出炉； (4)对零件上需要与外部相关尺寸进行配合的部分及零件上的腹板进行半精加工，加工后保证单面余量小于0.5mm ； (5)将零件放入可控气氛氮化炉中进行稳定回火，温度为580±5°C，保温时间为5~5.5h，随炉冷却，在整个过程中通氩气，在升温、保温过程中氩气流量为2~5L/min，降温时氩气流量> 5L/min，随炉冷却小于150°C后停氩气，零件出炉； (6)将零件的各个部分加工至图纸规定的尺寸； (7)采用四氯乙烯蒸汽对零件进行除油； (8)将零件放入可控气氛氮化炉中将齿轮整体渗氮，零件随炉升温至200±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至300±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至400±5°C，保温I~1.5h ;然后随炉升温至490±5°C，保温12~15h，整个过程中氨气的分解率为12~17%，最后随炉冷至150°C以下出炉； (9)最终检 验。
【文档编号】C23F17/00GK103540945SQ201310492870
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】师玉英, 曾西军, 刘可, 王士一, 张宇慧, 辛玉武, 邵秀云, 金玉亮, 钱钰, 陈红燕, 赵兴福, 李海宏, 徐奉鑫, 丁明亮, 李阳, 周明哲 申请人:哈尔滨东安发动机（集团）有限公司