一种1Cr17Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法
【专利摘要】本发明提出了一种1Cr17Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，通过吹砂、低压渗碳、热处理三个阶段，实现了1Cr17Ni2合金材料的渗碳层制备，这其中确定了1Cr17Ni2不锈钢低压渗碳真空扩散脉冲工艺的渗碳温度、保温时间、渗碳剂、载气、冰冷处理，以及钝化膜去除方法。通过零件的验证试验、渗碳层显微组织及硬度检测，证明其渗碳层深度、显微组织及硬度满足了技术条件的要求。
【专利说明】ー种1 Cr 1 7N i 2合金材料高温真空渗碳层的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料的化学热处理工艺【技术领域】，，具体为ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法。
【背景技术】
[0002]lCrl7Ni2合金材料是马氏体不锈钢中強度与韧性搭配较好的一种钢种，在航空材料领域中，目前出现了对lCrl7Ni2合金材料进行渗碳的エ艺要求，但由于lCrl7Ni2不锈钢有钝化膜而不易进行渗碳，且lCrl7Ni2不锈钢渗碳要求温度过高，而高温对渗层组织又会产生不利影响，所以，目前对lCrl7Ni2合金材料进行渗碳尚无有效方法。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题
[0004]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，确定了 lCrl7Ni2不锈钢低压渗碳真空扩散脉冲エ艺的渗碳温度、保温时间、渗碳剂、载气、冰冷处理，以及钝化膜去除方法。通过零件的验证试验、渗碳层显微组织及硬度检测，证明其渗碳 层深度、显微组织及硬度满足了技术条件的要求。
[0005]技术方案
[0006]本发明的技术方案为:
[0007]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:采用以下步骤:
[0008]步骤1:采用Al2O3砂对lCrl7Ni2合金材料零件的待渗表面进行吹砂，去除零件待渗表面的钝化膜；而后用丙酮对零件进行清洗，并晾干；
[0009]步骤2:在零件清洗后2h内，将零件放入低压真空渗碳炉中，真空渗碳炉抽真空至真空度至少15Pa，零件随炉升温到1000°C~1020°C，而后进入低压渗碳阶段；所述低压渗碳阶段由若干个脉冲过程循环组成，每个脉冲过程分为先只通入丙烷、后只通入氮气两个过程，且随之脉冲过程的循环进行，只通入丙烷过程的时间逐渐缩短，只通入氮气过程的时间逐渐延长；
[0010]步骤3:根据lCrl7Ni2合金材料的热处理要求，对零件进行淬火处理、冷处理和回火处理。
[0011]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤I中采用的Al2O3砂的粒度为110目至130目，吹砂的风压在0.2MPa~0.4MPa之间。
[0012]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压真空渗碳炉的温度均匀性满足HB5354中III类炉要求。
[0013]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压渗碳阶段，炉内压力保持在700~800Pa。
[0014]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在干:步骤2中，只通入丙烷过程的时间为I分钟~5分钟，只通入氮气过程的时间为2分钟~30分钟。
[0015]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压渗碳阶段的总时长为6h~8h。
[0016]所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法,其特征在于:步骤3中冷处理过程中的温度为_70°C~_80°C，时长Ih~2h，在空气中回复到室温。
[0017]有益效果
[0018]本发明中的lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，通过吹砂去除lCrl7Ni2合金材料表面的钝化膜，然后通过低压渗碳真空扩散脉冲エ艺实现了 lCrl7Ni2合金材料的表面渗碳，从而提高了材料表面硬度，增强了材料的表面耐磨性。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例描述本发明:
[0020]实施例1:
[0021]本实施例中制备lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的方法，采用以下步骤:
[0022]步骤1:采用风压在0.2Mpa、粒度为130目的Al2O3砂，对lCrl7Ni2合金材料零件和随炉试样的待渗表面进行吹砂，去除待渗表面的钝化膜，使吹砂表面呈现均匀一致的无光泽外观；而后清理干净残砂，用丙酮对零件和随炉试样进行清洗，并晾干；
[0023]步骤2:在零件和随炉试样清洗后2h内，将零件和随炉试样放入低压真空渗碳炉中，真空渗碳炉抽真空至真空度为13Pa，零件和随炉试样随炉升温到1020°C，而后进入低压渗碳阶段。
[0024]所述低压渗碳阶段由若干个脉冲过程循环组成，整个低压渗碳阶段，炉内压力保持在700Pa~800Pa。每个脉冲过程分为先只通入丙烷、后只通入氮气两个过程，其中只通入丙烷的过程中，在700Pa~SOOPa压カ下炉中的待渗表面形成了较高碳势，而后只通入氮气则是碳原子向试样内部的扩散阶段。随之脉冲过程的循环进行，只通入丙烷过程的时间逐渐缩短，只通入氮气过程的时间逐渐延长；本实施例中只通入丙烷过程的时间为I分钟~3分钟，只通入氮气过程的时间为2分钟~20分钟，低压渗碳阶段的总时长为6小吋，渗碳结束后气冷至室温。
[0025]这里低压渗碳阶段采用的低压真空渗碳炉的温度均匀性满足HB5354中III类炉要求。
[0026]步骤3:根据lCrl7Ni2合金材料的热处理要求，对零件进行淬火处理、冷处理和回火处理。淬火在双室低压真空渗碳炉或空气炉中进行，淬火温度为1000±10°C，油冷。冷处理在FWD80冷处理机内进行，温度为-70°c~-80°c，时长Ih~2h，在空气中回复到室温。回火在空气炉内进行，回火炉温度均匀性满足HB5354中II类炉要求，回火温度为300°C，时长4h~5h,空冷。
[0027]对随炉试样进行金相解剖检查，渗层硬度达到59-59.5HRC，渗层深度控制在
0.8~0.85mm范围内；渗层组织为渗碳马氏体及较大的点状、量条、角状、半连续网状碳化物，金相组织符合HB5492 ;按GJB2294-95对材料进行性能试验，o b/MPa=1410、6 5/%=20、Ak/J=54,满足要求。
[0028]实施例2:[0029]本实施例中制备lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的方法，采用以下步骤:
[0030]步骤1:采用风压在0.4Mpa、粒度为110目的Al2O3砂，对lCrl7Ni2合金材料零件和随炉试样的待渗表面进行吹砂，去除待渗表面的钝化膜，使吹砂表面呈现均匀一致的无光泽外观；而后清理干净残砂，用丙酮对零件和随炉试样进行清洗，并晾干；
[0031]步骤2:在零件和随炉试样清洗后2h内，将零件和随炉试样放入低压真空渗碳炉中，真空渗碳炉抽真空至真空度为15Pa，零件和随炉试样随炉升温到1000°C，而后进入低压渗碳阶段。
[0032]所述低压渗碳阶段由若干个脉冲过程循环组成，整个低压渗碳阶段，炉内压力保持在700Pa~800Pa。每个脉冲过程分为先只通入丙烷、后只通入氮气两个过程，其中只通入丙烷的过程中，在700Pa~SOOPa压カ下炉中的待渗表面形成了较高碳势，而后只通入氮气则是碳原子向试样内部的扩散阶段。随之脉冲过程的循环进行，只通入丙烷过程的时间逐渐缩短，只通入氮气过程的时间逐渐延长；本实施例中只通入丙烷过程的时间为2分钟~5分钟，只通入氮气过程的时间为5分钟~30分钟，低压渗碳阶段的总时长为8小吋，渗碳结束后气冷至室温。
[0033]这里低压渗碳阶段采用的低压真空渗碳炉的温度均匀性满足HB5354中III类炉要求。
[0034]步骤3:根据lCrl7Ni2合金材料的热处理要求，对零件进行淬火处理、冷处理和回火处理。淬火在双室低压真空渗碳炉或空气炉中进行，淬火温度为1000±10°C，油冷。冷处理在FWD80冷处理机内进行，温度为-70°c~-80°c，时长Ih~2h，在空气中回复到室温。回火在空气炉内进行，回火炉温度均匀性满足HB5354中II类炉要求，回火温度为150°C，时长4h~5h,空冷。
[0035]对随炉试样进行金相解剖检查，渗层硬度达到59.5-60.5HRC，渗层深度控制在
1.0mm范围内；渗层组织为渗碳马氏体及较大的点状、量条、角状、半连续网状碳化物，金相组织符合HB5492 ;按6邛2294-95对材料进行性能试验，o b/MPa=1670、8 5/%=15、Ak/J=66，满足要求。
【权利要求】
1.ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:采用Al2O3砂对lCrl7Ni2合金材料零件的待渗表面进行吹砂，去除零件待渗表面的钝化膜；而后用丙酮对零件进行清洗，并晾干； 步骤2:在零件清洗后2h内，将零件放入低压真空渗碳炉中，真空渗碳炉抽真空至真空度至少15Pa，零件随炉升温到1000°C~1020°C，而后进入低压渗碳阶段；所述低压渗碳阶段由若干个脉冲过程循环组成，每个脉冲过程分为先只通入丙烷、后只通入氮气两个过程，且随之脉冲过程的循环进行，只通入丙烷过程的时间逐渐缩短，只通入氮气过程的时间逐渐延长； 步骤3:根据lCrl7Ni2合金材料的热处理要求，对零件进行淬火处理、冷处理和回火处 理。
2.根据权利要求1所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤I中采用的Al2O3砂的粒度为110目至130目，吹砂的风压在0.2MPa~0.4MPa之间。
3.根据权利要求1所述ー种lCrl7M2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压真空渗碳炉的温度均匀性满足HB5354中III类炉要求。
4.根据权利要求1或2所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压渗碳阶段，炉内压力保持在700~800Pa。
5.根据权利要求4所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中，只通入丙烷过程的时间为I分钟~5分钟，只通入氮气过程的时间为2分钟~30分钟。
6.根据权利要求5所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤2中低压渗碳阶段的总时长为6h~8h。
7.根据权利要求1或6所述ー种lCrl7Ni2合金材料高温真空渗碳层的制备方法，其特征在于:步骤3中冷处理过程中的温度为_70°C~_80°C，时长Ih~2h，在空气中回复到室温。
【文档编号】C23C8/22GK103556106SQ201310526166
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】赵闯, 李延辉, 郭子静, 吴博, 侯秉民, 刘敏, 张华 , 刘朋飞 申请人:西安航空动力股份有限公司