一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法

　　一种减少1Cr13钢制零件氮化起泡的工艺方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明属于热处理领域，具体为一种减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法。

　　【背景技术】

　　[0002]发动机膜盒盖与壳体盖零件配合，在发动机中主要用于放气，零件图见图1。为了增加耐磨性，在长杆的内孔进行渗氮处理，该内孔为盲孔，设计图要求渗氮层深度0.1Omm?0.23mm,表面硬度HR15N ^ 88，工艺保证渗氮层深度0.12mm?0.23mm,磨加工余量 Omm ?0.015mmη

　　[0003]因发动机膜盒盖内孔尺寸小，为Φ 7mm，且采用内孔定位，所以氮化前已将内孔加工到尺寸，氮化后仅研磨去除0.005mm余量，所以根据该零件特点选择气体渗氮工艺方法。膜盒盖材料为lCrl3马氏体-铁素体型不锈钢，该材料在航空工业中应用广泛，与一般结构钢相同，都是通过淬火+回火达到强化的。由于该钢调质处理后的马氏体能完全分解成回火索氏体组织，因此可以获得比较好的强度和韧性配合。该材料经氮化处理后还能形成稳定性高，弥散度大的氮化物，显著提高了工作表面硬度、耐磨性、疲劳强度和热稳定性，所以常被用作氮化零件。但是渗氮处理后零件渗氮表面存在起泡现象，有这种缺陷的零件经磨加工后起泡处破裂，造成内孔表面存在剥落掉块情况，形成严重的麻点，此现象一直存在，不可避免，导致大量的零件报废，所以避免lCrl3材料制马氏体不锈钢膜盒盖内孔渗氮起泡成为一项技术难题。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的在于提供一种减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法，可以有效地减轻该不锈钢制零件氮化起泡现象。

　　[0005]本发明的技术方案是:

　　[0006]—种减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法，预备热处理工序工艺步骤为:首先对来件进行检查有无裂纹、多余物，检查盒格后将毛坯零件均匀地平铺在淬火夹具表面；待加热炉升温至910°C?950°C后，将装有零件的夹具放入炉内，加热炉温度回升至910°C?950°C时，保温90min?120min出炉浸入油槽冷却，待降到室温后出油槽，放入清洗机中洗净零件表面油污；接下来将零件装入加热炉中回火，在580?620°C，保温120min?150min，水冷，冷至室温；更后对零件表面进行吹砂，清除表面氧化皮。

　　[0007]所述的减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法，回火后切取金相试样检查晶粒度及组织，基体组织为回火索氏体，晶粒度为8?9级，基体硬度为25.0?28.2HRC。

　　[0008]所述的减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法，采用气体氮化法渗氮后，渗氮后检查零件表面无明显起泡现象，渗氮层硬度大于90HR15N，渗氮层深度0.225mm?0.25mm0

　　[0009]本发明的优点及有益效果是:

　　[0010]1、本发明通过开展调质热处理工艺、渗氮热处理工艺、表面粗糙度等因素对lCrl3棒材制零件的晶粒度、渗氮组织、性能等影响的试验研究。通过工艺试验，更终找出lCrl3马氏体-铁素体不锈钢膜盒盖氮化起泡的原因。

　　[0011]2、本发明工艺简单，易于操作，通过改变预备热处理制度，即lCrl3不锈钢制膜盒盖在预备热处理工序中采用低温淬火技术，可大大减少渗氮起泡现象，在研磨后麻坑也随之消失，提高了零件制造合格率。

　　[0012]3、本发明采用特定的预备热处理工艺参数(包括淬火温度、冷却方式、回火温度、热处理次数、晶粒度控制等级)，能够显著地减少lCrl3不锈钢渗氮起泡现象，特别适用于长期工作在高磨损环境下的马氏体不锈钢氮化类零件。该方法可应用于航空发动机膜盒盖等零件的生产，实现工程化应用，也可推广到lCrl3不锈钢材料制零件渗氮前处理，具有广泛的应用价值。

　　【附图说明】

　　[0013]图1(a)-图1(b)为发动机膜盒盖不合格零件的外貌图。其中，图1(a)为自上而下拍摄；图1(b)为自下而上拍摄。

　　[0014]图2为实施例1?3渗氮后的试样心部金相组织图。其中，(a)为实施例1 ; (b)为实施例2 ； (C)为实施例3。

　　[0015]图3为实施例1?3渗氮后的试样渗层截面形貌图。其中，(a)为实施例1 ; (b)为实施例2 ； (C)为实施例3。

　　[0016]图4为实施例1?3渗氮后的试样表面形貌图。其中，(a)为实施例1 ; (b)为实施例2 ; (C)为实施例3。

　　【具体实施方式】

　　[0017]在具体实施过程中，发动机膜盒盖为增加耐磨性，在内孔进行渗氮处理，该零件材料为lCrl3马氏体-铁素体型不锈钢，渗氮处理后零件渗氮表面存在起泡现象，磨加工后起泡处破裂，造成内孔渗氮层表面存在剥落掉块情况，并产生不同大小、深度的麻坑，此现象一直存在，不可避免。因该起泡现象与多种因素影响有关，经多组试验后，找到了可以减轻lCrl3马氏体不锈钢渗氮起泡现象的工艺方法。

　　[0018]本发明方法的关键点在于打破常规理念，即氮化后起泡不是由氮化工艺引起，而是由毛坯件预备热处理造成。通常lCrl3不锈钢淬火温度为1000°C?1030°C，选择在该温度内范围淬火，主要是考虑到在此温度下合金元素容易扩散，淬火后易形成马氏体。本发明方法是在不失材料性能的前提下，创造性地选择材料的低温淬火技术，从根本上找到了材料起泡的原因，解决了该问题。膜盒盖零件经过此种工序加工，其中渗氮工序与预备热处理工序为热工艺，其余工序为冷工艺不涉及零件起泡问题。经研究材料晶粒度控制在一定等级以上，渗氮后没有产生起泡现象，所以预备热处理成为技术关键。

　　[0019]本发明中所述lCrl3马氏体-铁素体不锈钢型膜盒盖，其化学成分和重量百分比为:0.08 ?0.15% C、12.00 ?14.00% Cr、彡 0.60% Mn、彡 0.60% S1、彡 0.60% N1、^ 0.03% 0.03% P、余量为Fe。用金相显微镜及洛氏硬度计等设备进行组织性能分析测试。

　　[0020]下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细说明。

　　[0021]实施例1

　　[0022]本实施例中，减少lCrl3钢制零件氮化起泡的工艺方法，按照以下步骤进行:

　　[0023](I)膜盒盖按以下加工工序加工:

　　[0024]棒料一车外圆一打光凸台一洗涤一热处理前检验一预备热处理一车头部一车尾杆一打磨锐边一镗孔和切槽一研磨孔一洗涤一渗氮前检验一渗氮一研磨孔一洗涤一磨外圆一磨外圆及端面一磨端面一车凹槽一车小端面一铣槽一磨外圆一磨端面一打磨锐边一车圆角一研磨端面一洗涤一更终检验。

　　[0025]预备热处理工艺为:

　　[0026]①检查:对来件进行工序检查有无裂纹、多余物等，检查合格后将毛坯零件均匀地平铺在淬火夹具表面。

　　[0027]②淬火:950°C，保温90min，油冷。

　　[0028]③除油:洗净零件表面油污。

　　[0029]④回火:600°C，保温120min，水冷。