本发明为一种钛镍合金真空中频感应熔炼去除碳化物方法。
背景技术：
镍钛合金是由镍和钛组成二元合金，由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相，即奥氏体相和马氏体相。镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相。R相是菱方形，奥氏体是温度较高（大于同样地：即奥氏体开始的温度）的时候，或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态，立方体，坚硬。形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低（小于Mf：即马氏体结束的温度）或者加载（受到外力活化）时的状态，六边形，具有延展性，反复性，不太稳定，较易变形。
镍钛合金的特殊性能：1、形状记忆特性（shape memory）形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后，将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下，伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。2、超弹性（superelastic）所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变，在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下，由于外加应力的作用，导致应力诱发马氏体相变发生，从而合金表现出不同于普通材料的力学行为，它的弹性极限远远大于普通材料，并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比，超弹性没有热参与。总而言之，超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大，可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果，因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变，当弓丝被加热到400℃以上时，超弹性开始下降。
本发明材料为20NiTi、有效层深度1.6mm、模数6.5以下的齿轮零件，同材料圆形试棒、仿齿形试块与齿轮零件的层深、硬度、碳化物等金相组织检验结果基本相符，16mm 圆形试棒和仿齿形试块能够作为随炉试棒用于检验上述齿轮零件的渗碳质量。材料为25 NiTi、有效层深度1.6mm、模数6.5以上的齿轮零件，三者之间的渗碳层深度虽然接近，但仿齿形试块的碳化物、残奥氏体等金相检验符合得更好，适用于钛镍合金真空中频感应熔炼。
技术实现要素：
发明钛镍合金真空中频感应熔炼去除碳化物方法是机械制造业的重要加工工艺，随着机械装备制造业的迅猛发展，对渗碳零件的内在质量要求也越来越高。汽车、拖拉机变速箱或后桥齿轮要求表面有好的耐磨性和高的疲劳强度，心部又有较好的韧性不致发生脆断。因此对齿轮进行表面渗碳，使其心部仍是原来的低碳钢，而表层为高碳钢。目前大多数的渗碳钢都采用含碳量低的合金材料，我厂齿轮零件大多采用的渗碳钢种为20CrMnTi、20CrMnMo、22CrMoH等。一直以来我厂齿轮零件气体渗碳的渗碳层深度检验方法有金相法和硬度法两种，渗碳淬火质量的检验方法一般用与齿形模数圆弧相近的圆棒料代替。所以齿形模数越大，试棒直径也越大。当然零件有效厚度与试棒直径相差太大时，由于到温时间不一致也有检测误差，只要误差在容许范围内或能有效修正也可以用。齿轮渗碳时最好用相同产品的热前废件切齿做试块，因为圆棒的渗速与齿轮的渗速是不同的，每批制备的试棒材质不相同，而且碳化物的形成也不相同。
发明钛镍合金真空中频感应熔炼去除碳化物方法是我厂生产的22CrMoH、20CrNi3 材料齿轮零件，前期由于试棒与零件的碳化物组织及渗碳层深度差别太大，因而改用相同产品的热前废件切齿做随炉试块检验。具体检验试样用哪一种合适，最终还要以实物的金相组织及层深、硬度等为准，检测的试样只能作为一种参考。我厂的连续渗碳炉生产线目前是每五盘放相同材料的16mm(m<5) 或25mm(m≥5)圆形试棒或模数相当的试块进行渗碳质量的检验。试棒检验渗碳质量与零件基本一致，但有时也有偏差，表现在试棒的渗碳层深度、碳化物等金相组织与实际零件不相符，这与炉子的状态、炉内气氛均匀性、试棒材质、形状等都有一定的关系。本次工艺试验就是为了进一步验证试棒检验热处理质量的符合性，并采用一种仿形试块与圆形试棒、零件做对比，总结试验对比情况，希望找出它们之间的规律。检验项目有渗碳层深度、表面硬度、心部硬度、心部铁素体、残余奥氏体、马氏体、碳化物等。
发明钛镍合金真空中频感应熔炼去除碳化物方法是国内矿山开采和各类工程设施用机械设备的快速发展，带来了工程机械设备的使用环境逐渐复杂化和多样化，对工程机械用钢的性能要求也逐渐提高。随着工程机械向大型化和轻型化的发展，高强工程机械用钢必须具备高的硬度、良好的冲击韧度和可焊性能等，这些性能的提高对工程机械的能力、使用寿命和施工效率等方面都有显著的改善。我国工程机械用钢的起步较晚的发展现状与对工程机械用钢的性能要求不断提高的矛盾已逐渐在工程应用领域中凸显出来， 国内对于低合金高强度工程机械用钢板的开发与生产还处于一个过渡的过程，仍然需要向着低成本、高性能、高效环保的方向发展。热变形、淬火与回火等工艺作为提高工程机械用钢综合力学性能的有效途径， 在提高工程用钢性能和降低生产成本方面起着举足轻重的作用， 探索其对钢材力学性能的影响规律及其作用机理， 可以为工程机械用钢的工业化生产提供必要的参考并具有现实意义。45钢在不同温度QPQ处理氮碳共渗层的扫描电镜形貌。可以观察到氮碳共渗层由两部分所组成，上部分是一层海绵状的多孔区，这一区域组织不太致密，称为疏松层，它的硬度较低；下半部分是腐蚀后仍然呈白色的化合物层，被称为白亮层。白亮层具有高硬度，它是由于N原子渗入基体形成Fe2～3N，使得铁的晶格从体心立方转变为密排立方，从而引起金属硬度的提高。
具体实施方式
实施例1：对用于制作高压开关构件的45钢进行了3h盐浴氮碳共渗，抛光后再进行400℃×30min氧化的QPQ 处理。通过观察渗层表面形貌，测量渗层表面硬度及耐磨性，分析了渗层性能与QPQ工艺之间关系。研究结果表明，45号钢在不同QPQ氮碳共渗温度下得到了不同厚度的化合物层，具有很高的硬度和耐磨性。当620℃氮碳共渗时，氮碳共渗层的综合性能最佳。钢还远达不到使用要求。QPQ复合处理是一种新的金属盐浴表面强化改性技术，它具有处理温度低、工艺周期短、畸变量小等优点，并且该工艺过程具有无公害等优点，其渗层表面具有较高的硬度、耐磨性及抗疲劳性能。近十几年里，已经有许多学者研究QPQ复合处理后材料表面渗层的性能。但是系统全面地研究45 钢经QPQ复合处理后试样氮碳共渗层的各项性能未见报道。本文旨在研究45钢在不同QPQ氮碳共渗温度下复合处理后试样氮碳共渗层的性能变化规律，选出最合适的工艺参数，以使其应用于高压开关中起着传动作用的主轴连杆，提高高压电器开关的质量和使用寿命。
实施例2：氮碳共渗温度较低时，不能形成足够厚度的化合物层，而当氮碳共渗温度较高时，产生的疏松层又比较严重。疏松层孔洞产生的原因是由于ε 相的亚稳定性，即在氮碳共渗层表面，氮原子重新结合生成氮分子从表面逸出，孔洞合并后形成垂直于表面的通道，即形成疏松。通常氮碳共渗处理都不希望得到有大量孔洞的疏松层，但在实际生产中形成疏松层无法避免，但可通过后序的抛光工序抛去，得到下半部分均匀的白亮层。