專利名稱：M50NiL材料低壓真空滲碳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滲碳方法，尤其是M50NiL材料低壓真空滲碳方法。
背景技術(shù)：
M50NiL材料是航空領(lǐng)域使用的第二代齒輪鋼，其各項性能優(yōu)于第一代齒輪鋼9310鋼，對于M50NiL材料國內(nèi)沒有成熟的工藝。國外已經(jīng)開始應(yīng)用到先進的發(fā)動機上，其滲碳后的性能優(yōu)于9310鋼，其疲勞性能高于9310鋼10倍以上，接觸疲勞性能也高于9310幾十倍，而國內(nèi)對于此材料的研制才剛剛開始。零件滲碳后具體想要達到的技術(shù)指標是滲碳層深度在I. Imm以上；滲碳后表面硬度HRC61 65，心部硬度HRC40 48 ;表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，殘余奧氏體小于10%，材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗 標準》的相應(yīng)要求的熱處理方法。此材料一般的熱處理方式很難達到上述指標，國內(nèi)尚沒有成型的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以使M50NiL材料能夠進行滲碳，滲碳層深度在I. Imm以上，滲碳后表面硬度HRC61 65，心部硬度HRC40 48 ;表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，殘余奧氏體小于10%，保證材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗標準》的相應(yīng)要求的熱處理方法。本發(fā)明的工藝路線為
I準備M50NiL材料零件；
2將零件放置到低壓滲碳爐內(nèi)進行低壓真空滲碳，采用的滲碳氣氛為乙炔，滲碳溫度為980±10°C，流量為800 900 nl/h，壓力為5 7 mbar，乙炔滲碳時間為10 12s強滲，氮氣擴散時間為1000 1200s，最終擴散時間2 3h，乙炔滲碳時間及擴散的總時間大于 20h ；
3滲碳后將零件從低壓真空滲碳爐中取出，在電阻爐中進行高溫回火，回火溫度為750±10°C，保溫時間為9 12h，然后空冷；
4高壓氣淬火，將零件在低壓真空滲碳爐內(nèi)加熱到溫度為1090±10°C，保溫時間為60 90min，然后通入氮氣進行高壓氣淬，壓力為3000mbar，充氣時間為1200s，氣淬后空冷出爐；
5冰冷處理，在冰冷箱內(nèi)進行冰冷處理，保溫溫度為_73°C，保溫時間為2 2. 5h，冷卻介質(zhì)為空氣，冰冷后出爐；
6高溫回火，在電阻爐中進行高溫回火，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐，回火三次，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐；
7最終檢驗。本發(fā)明通過對滲碳工藝及參數(shù)的設(shè)置，實現(xiàn)了對第二代齒輪鋼M50NiL材料滲碳，使?jié)B碳后的表面硬度達到HRC61 65，心部硬度達到HRC40 48，殘余奧氏體小于10%，表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標5492的相應(yīng)要求。
具體實施例方式一種M50NiL材料低壓真空滲碳方法，其步驟為
I準備M50NiL材料零件；
2將零件放置到低壓滲碳爐內(nèi)進行低壓真空滲碳，采用的滲碳氣氛為乙炔，滲碳溫度為980±10°C，流量為800 900 nl/h，壓力為5 7 mbar，乙炔滲碳時間為10 12s強滲，氮氣擴散時間為1000 1200s，最終擴散時間2 3h，乙炔滲碳時間及擴散的總時間大于 20h ；
3滲碳后將零件從低壓真空滲碳爐中取出，在電阻爐中進行高溫回火，回火溫度為 750±10°C，保溫時間為9 12h，然后空冷；
4高壓氣淬火，將零件在低壓真空滲碳爐內(nèi)加熱到溫度為1090±10°C，保溫時間為60 90min，然后通入氮氣進行高壓氣淬，壓力為3000mbar，充氣時間為1200s，氣淬后空冷出爐；
5冰冷處理，在冰冷箱內(nèi)進行冰冷處理，保溫溫度為_73°C，保溫時間為2 2. 5h，冷卻介質(zhì)為空氣，冰冷后出爐；
6高溫回火，在電阻爐中進行高溫回火，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐；
7最終檢驗。
實施例材料為M50NiL的某發(fā)動機齒輪,最大外徑尺寸Φ 145mm,最厚截面尺寸為16mm,要求滲碳層深度在I. Imm以上，滲碳后表面硬度HRC61 65，心部硬度HRC40 48 ;表面顯微組織為馬氏體+少量碳化物，心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，殘余奧氏體小于10%，保證材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗標準》的相關(guān)技術(shù)要求。其滲碳步驟為
I準備M50NiL材料齒輪零件；
2將零件放置到低壓滲碳爐內(nèi)進行低壓真空滲碳，采用的滲碳氣氛為乙炔，滲碳溫度為980°C，流量為850 nl/h，壓力為6 mbar，乙炔滲碳時間為12s強滲，氮氣擴散時間為1200s，最終擴散時間2. 5h，乙炔滲碳時間及擴散的總時間大于20h ；
3滲碳后將零件從低壓真空滲碳爐中取出，在電阻爐中進行高溫回火，回火溫度為750°C，保溫時間為llh，然后空冷；
4高壓氣淬火，將零件在低壓真空滲碳爐內(nèi)加熱到溫度為1090°C，保溫時間為80min，然后通入氮氣進行高壓氣淬，壓力為3000mbar，充氣時間為1200s，氣淬后空冷出爐；
5冰冷處理，在冰冷箱內(nèi)進行冰冷處理，保溫溫度為_73°C，保溫時間為2h，冷卻介質(zhì)為空氣，冰冷后出爐；
6高溫回火，在電阻爐中進行高溫回火，保溫溫度為550°C，保溫時間為2h，空冷出爐，回火三次，保溫溫度為550°C，保溫時間為2h，空冷出爐；
7最終檢驗零件最終的齒輪滲碳層深度為1.2111111，表面硬度!11^63，心部硬度HRC45，殘余奧氏體5%，材料的表面顯微組織及心部的顯微組織符合相應(yīng)的航空標準5492《航空鋼制件滲碳、碳氮共滲金相組織檢驗標準》的相關(guān)技術(shù)要求?！?br> 權(quán)利要求
1.一種M50NiL材料低壓真空滲碳方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟 (I)準備M50NiL材料零件； (2 )將零件放置到低壓滲碳爐內(nèi)進行低壓真空滲碳，采用的滲碳氣氛為乙炔，滲碳溫度為980±10°C，流量為800 900 nl/h，壓力為5 7 mbar，乙炔滲碳時間為10 12s強滲，氮氣擴散時間為1000 1200s，最終擴散時間2 3h，乙炔滲碳時間及擴散的總時間大于 20h ； (3)滲碳后將零件從低壓真空滲碳爐中取出，在電阻爐中進行高溫回火，回火溫度為750±10°C，保溫時間為9 12h，然后空冷； (4)高壓氣淬火，將零件在低壓真空滲碳爐內(nèi)加熱到溫度為1090±10°C，保溫時間為60 90min，然后通入氮氣進行高壓氣淬，壓力為3000mbar，充氣時間為1200s，氣淬后空冷出爐； (5)冰冷處理，在冰冷箱內(nèi)進行冰冷處理，保溫溫度為_73°C，保溫時間為2 2. 5h，冷卻介質(zhì)為空氣，冰冷后出爐； (6)高溫回火，在電阻爐中進行高溫回火，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐，保溫溫度為550±10°C，保溫時間為2h，空冷出爐； (7)最終檢驗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種M50NiL材料低壓真空滲碳方法，通過對滲碳工藝及參數(shù)的設(shè)置，實現(xiàn)了對第二代齒輪鋼M50NiL材料滲碳，使?jié)B碳后的表面硬度達到HRC61～65，心部硬度達到HRC40～48，殘余奧氏體小于10%，表面顯微組織及心部的顯微組織符合航標5492的相應(yīng)要求。
文檔編號C23F17/00GK102899603SQ20121040961
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者曾西軍, 師玉英, 崔學(xué)威, 辛玉武, 徐奉鑫, 張宇慧, 張瓊, 邵秀云, 李海宏 申請人:哈爾濱東安發(fā)動機(集團)有限公司