一种不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法技术

本发明专利技术属于材料热处理领域，主要针对航空产品中6种材料(包括35CrMo、31CrMoV9、20CrMnMo、38CrA、40CrNiMo、25Cr3Mo)可以同炉进行离子渗氮的加工工艺，突破了离子渗氮不同材料、不同硬度要求、不同形状外形(尺寸效应)零件难于同炉处理的障碍。本发明专利技术提供了一种不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法；本发明专利技术的方法针对航空产品中6种材料(包括35CrMo、31CrMoV9、20CrMnMo、38CrA、40CrNiMo、25Cr3Mo)可以同炉进行离子渗氮的加工工艺，采用了分段升温的热处理工艺方法，并且在升温阶段严格控制升温速率从大到小，突破了离子氮化不同材料、不同硬度要求、不同形状外形(尺寸效应)零件难于同炉处理的技术难题。

Method for plasma nitriding of parts of different materials with same furnace

The invention belongs to the field of heat treatment of materials, mainly for the 6 kinds of materials in aviation products (including 35CrMo, 31CrMoV9, 20CrMnMo, 38CrA, 40CrNiMo, 25Cr3Mo) can process of ion nitriding furnace, through ion nitriding of different materials and different hardness requirements, different shape shape (size effect) to the same furnace parts processing the obstacle. The invention provides a method for different materials parts with ion nitriding furnace; the method of the invention for the 6 kinds of materials in aviation products (including 35CrMo, 31CrMoV9, 20CrMnMo, 38CrA, 40CrNiMo, 25Cr3Mo) can process of ion nitriding furnace, the heat treatment process and temperature subsection. Strictly control the heating rate from big to small in the heating stage, through ion nitriding of different materials, different hardness requirements and different shape (size effect) to the same parts technical problems of heat treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法
本专利技术属于材料热处理领域，主要针对航空产品中6种材料(包括35CrMo、31CrMoV9、20CrMnMo、38CrA、40CrNiMo、25Cr3Mo)可以同炉进行离子渗氮的加工工艺，突破了离子渗氮不同材料、不同硬度要求、不同形状外形(尺寸效应)零件难于同炉处理的障碍。
技术介绍
随着国民经济的发展，离子渗氮技术已经广泛的应用于军工业的生产中，离子渗氮与常规气体渗氮工艺对比有许多优点，而现有的技术只能单种材料单种零件进行加工。国内现有的工艺一般都按HB/Z79-95《航空结构钢及不锈钢渗氮工艺说明书》进行，加工零件效率低。检索国内外的期刊杂志，还没有专门针对多种材料同炉进行离子渗氮的工艺方法资料。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术主要针对航空产品中6种材料(包括35CrMo、31CrMoV9、20CrMnMo、38CrA、40CrNiMo、25Cr3Mo)可以同炉进行离子渗氮的加工工艺，采用了分段升温的热处理工艺方法，并且在升温阶段严格控制升温速率从大到小，突破了离子氮化不同材料、不同硬度要求、不同形状外形(尺寸效应)零件难于同炉处理的技术难题。生产准备：用汽油、酒精清洗零件和工装，并晾干；若零件或工装表面有浮锈难以清洗，可进行吹细砂，风压≤0.3MPa，吹净表面即可，防止影响尺寸。按零件要求用工装将零件的非氮化面进行保护，检查零件及工装之间不能有大的缝隙。将螺纹、小孔、窄缝等处用铁皮、螺钉或销子屏蔽，防止氮化起弧或局部温度过高。技术方案提供一种不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法将35CrMo的零件、31CrMoV9的零件、20CrMnMo的零件、38CrA的零件、40CrNiMo的零件和25Cr3Mo的零件同时放入LDMC-50/30AZF脉冲电源等离子体渗氮设备内，将所述的渗氮设备的保温工作电压始终设定为500-750V，保压压力始终设定为460Pa，之后依次进行多个阶段的加热；第一加热阶段将保温温度设定为360℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为5℃/min，并对零件进行加热；第二加热阶段将保温温度设定为420℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为4℃/min，并对零件进行加热；第三加热阶段将保温温度设定为460℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为3℃/min，并对零件进行加热；第四加热阶段将保温温度设定为480℃、保温时间设定为30min、升温速率设定为2℃/min，并对零件进行加热；第五加热阶段依照渗层深度设定保温温度和保温时间、升温速率设定为1或0.5℃/min，并对零件进行加热，保温结束后断电随炉冷却到150℃以下出炉。进一步，在第五加热阶段中，当渗层深度h为0.1≤h＜0.2mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为10≤t＜16小时；当渗层深度h为0.2≤h＜0.3mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为18≤t＜26小时；当渗层深度h为0.3≤h＜0.45mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为30≤t＜40小时。综上所述，与常规离子氮化工艺相比，经过改进后的离子氮化成组工艺参数如上所示，在生产过程中应注意以下几方面：a渗层深度相同，表面硬度要求不同的材料可以同炉进行离子氮化加工；b不同材料，相似尺寸的零件可以同炉进行离子氮化加工；c离子氮化装炉前，应将零件和夹具分别清洗、擦试干净，再仔细装夹好，避免零件清洗不干净或装挂错误而影响升温；d严格控制升温速率，防止零件因超温或掉温而影响表面硬度和渗层不合格；e零件保温结束后，应将零件在低于150℃下出炉，避免零件温度过高而氧化严重。专利技术的效果不同材料的零件同炉进行离子渗氮的零件加工情况如下表1：表1零件的加工情况材料包括35CrMo、31CrMoV9、20CrMnMo、38CrA、40CrNiMo、25Cr3Mo同炉进行离子渗氮的工艺方法如上，加工的零件渗层、表面硬度均合格，并且结果稳定。自从2013年至今，该工艺方法应用于从研制到批生产的零件加工中，离子渗氮后零件各项指标均达到了产品要求，取得满意的效果。多种材料同炉进行离子渗氮的工艺方法突破了离子氮化不同材料、不同硬度要求、不同形状外形(尺寸效应)零件难于同炉处理的技术难题，填补了国内离子渗氮生产技术难点和空白。具体实施方式提供一种不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法将35CrMo的零件、31CrMoV9的零件、20CrMnMo的零件、38CrA的零件、40CrNiMo的零件和25Cr3Mo的零件同时放入LDMC-50/30AZF脉冲电源等离子体渗氮设备内，将所述的渗氮设备的保温工作电压始终设定为500-750V，保压压力始终设定为460Pa，之后依次进行多个阶段的加热；第一加热阶段将保温温度设定为360℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为5℃/min，并对零件进行加热；第二加热阶段将保温温度设定为420℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为4℃/min，并对零件进行加热；第三加热阶段将保温温度设定为460℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为3℃/min，并对零件进行加热；第四加热阶段将保温温度设定为480℃、保温时间设定为30min、升温速率设定为2℃/min，并对零件进行加热；第五加热阶段依照渗层深度设定保温温度和保温时间、升温速率设定为1或0.5℃/min，并对零件进行加热，保温结束后断电随炉冷却到150℃以下出炉。进一步，在第五加热阶段中，当渗层深度h为0.1≤h＜0.2mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为10≤t＜16小时；当渗层深度h为0.2≤h＜0.3mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为18≤t＜26小时；当渗层深度h为0.3≤h＜0.45mm时，将保温温度设定为500±10℃、保温时间t设定为30≤t＜40小时。零件的保温和冷却：保温过程中每半个小时看一次温度，防止零件超温或掉温；零件保温结束后随炉冷至150℃以下出炉。检验：送样件在理化计量中心检查氮化层深度，并验收金相报告；HV10或HV5，在维氏硬度计上检测样件氮化面硬度及脆性Ⅰ或Ⅱ级；或HV0.1送样到金相室检测氮化面硬度；按零件要求，HRA或HRC在试件上检查中心硬度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法，该方法包括如下步骤：将35CrMo的零件、31CrMoV9的零件、20CrMnMo的零件、38CrA的零件、40CrNiMo的零件和25Cr3Mo的零件同时放入LDMC‑50/30AZF脉冲电源等离子体渗氮设备内，将所述的渗氮设备的保温工作电压始终设定为500‑750V，保压压力始终设定为460Pa，之后依次进行多个阶段的加热；第一加热阶段将保温温度设定为360℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为5℃/min，并对零件进行加热；第二加热阶段将保温温度设定为420℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为4℃/min，并对零件进行加热；第三加热阶段将保温温度设定为460℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为3℃/min，并对零件进行加热；第四加热阶段将保温温度设定为480℃、保温时间设定为30min、升温速率设定为2℃/min，并对零件进行加热；第五加热阶段依照渗层深度设定保温温度和保温时间、升温速率设定为1或0.5℃/min，并对零件进行加热，保温结束后断电随炉冷却到150℃以下出炉。

【技术特征摘要】
1.不同材料的零件同炉进行离子渗氮的方法，该方法包括如下步骤：将35CrMo的零件、31CrMoV9的零件、20CrMnMo的零件、38CrA的零件、40CrNiMo的零件和25Cr3Mo的零件同时放入LDMC-50/30AZF脉冲电源等离子体渗氮设备内，将所述的渗氮设备的保温工作电压始终设定为500-750V，保压压力始终设定为460Pa，之后依次进行多个阶段的加热；第一加热阶段将保温温度设定为360℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为5℃/min，并对零件进行加热；第二加热阶段将保温温度设定为420℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为4℃/min，并对零件进行加热；第三加热阶段将保温温度设定为460℃、保温时间设定为10min、升温速率设定为3℃/min，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：方刚，王朝朋，任长安，任可真，祝曼，杜红，
申请(专利权)人：西安航空动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61