一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法技术

本申请公开了一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，包括：选取钛材原料，对钛材原料进行退火处理，并进行粗加工得到球坯；将球坯进行去应力退火处理，然后将球坯加工至产品尺寸，获得球阀球体；对球阀球体表面抛光，并进行稳定化处理；对稳定化处理后的球阀球体进行离子氮化处理。本申请解决了现有技术中通过离子氮化方法提升球阀球体的表面硬度，会影响球阀球体使用性能的问题。本申请的方法可以有效控制球阀球体在硬化过程中的变形，从而稳定球阀球体的圆度，进而保证球阀的密封性能。表面硬化后的球阀球体可满足轻载荷、耐磨损、耐腐蚀工况的使用需求，延长了其使用寿命。延长了其使用寿命。延长了其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法


[0001]本申请属于钛材表面硬化
，具体涉及一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法。

技术介绍

[0002]钛材具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀、优良的低温韧性等特点，被广泛应用于国防、化工、能源、航空航天工程等领域。钛材球体得益于其优异的耐腐蚀性能和机械结构，在阀门领域得到了快速的发展。但由于钛材硬度低、耐磨性差、易咬合的不足，往往导致钛材球阀球体表面发生磨损，影响其功能性使用。因此提升钛材球阀球体表面硬度，增强其耐磨性，对延长其使用寿命及稳定工作具有重大意义。
[0003]目前改善钛材表面耐磨性的技术主要包括堆焊、热喷涂、PVD镀膜、微弧氧化等等。这些方法可以提高钛材产品的表面硬度，但这些表面处理方法要么与基体材料的结合强度低，导致涂层容易脱落；要么工艺实施过程中温度较高，导致球体变形影响后续装配；要么工艺复杂、设备昂贵。
[0004]离子氮化是一种化学热处理方法，氮离子渗入基体材料表面形成其氮化物陶瓷涂层，提升其表面硬度。现有的离子氮化技术为了获得较好的渗氮效果往往氮化温度较高、氮化时间较长，影响其基体的组织与性能，特别是内部中空、薄壁厚或复杂形状的工件极易产生变形。为解决变形问题，目前大多采用高温去应力的处理方式，但高温去应力时热处理温度较高，接近钛材转变温度，因此温控要求高，并且高温使钛材晶粒长大还会影响其性能，同时还会导致氮化后的产品表面出现褶皱现象。

技术实现思路

[0005]本申请实施例通过提供一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，解决了现有技术中通过离子氮化方法提升球阀球体的表面硬度，会影响球阀球体使用性能的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，包括：
[0007]选取钛材原料，对钛材原料进行退火处理，并进行粗加工得到球坯；其中，钛材原料采用钛材棒料或钛材锻件；
[0008]将球坯进行去应力退火处理，然后将球坯加工至产品尺寸，获得球阀球体；
[0009]对球阀球体表面抛光，并进行稳定化处理；
[0010]对稳定化处理后的球阀球体进行离子氮化处理，使球阀球体氮化后的圆度≤0.02mm，形成的渗氮层深度≥0.10mm，渗氮层表面硬度为500HV～1000HV。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述对钛材原料进行退火处理包括：
[0012]将钛材原料放入台车式电阻炉中进行退火处理；其中，退火处理时的温度在750～850℃范围内，退火时长为1～3h；
[0013]退火处理完成后取出钛材原料后空冷。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述将球坯进行去应力退火处理包括：
[0015]将粗加工的球阀球体放入真空退火炉；
[0016]控制真空退火炉中的真空度低于0.33Pa，并以1.5～2.5℃/min速率升温至550～600℃，然后在该温度范围下保温1～3h；
[0017]使球坯随炉冷却到200℃以下；
[0018]取出球阀球体后空冷。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述稳定化处理包括：
[0020]将球阀球体置于
‑
50～
‑
70℃的低温槽内，保持1～2h后取出并静置；
[0021]待温度达到0℃以上时，将球阀球体放入烘箱中以1～1.5℃/min的速率升温至60～90℃，然后在该温度范围下保温1～2h。
[0022]在一种可能的实现方式中，还包括：将稳定化处理后的球阀球体依次进行超声波清洗和无水乙醇清洗，然后烘干再进行离子氮化处理。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述对稳定化处理后的球阀球体进行离子氮化处理包括：
[0024]将球阀球体通过工装悬空固定在氮化炉中，并控制氮化炉中的真空度在10～20Pa范围内；
[0025]开启电源点燃辉光，升温阶段控制供气量为0.5～0.7L/min，控制电流为40～60A，电压为750～850V；
[0026]当球阀球体的温度大于400℃后，控制供气量为0.2～0.4L/min，控制电流为10～30A，控制升温速率为1.5℃/min并升温至750～900℃，然后再保温3～6h；
[0027]离子氮化结束后，切断辉光电源，停止供气和抽气，使球阀球体在渗氮气氛中随炉冷却到200℃以下，然后取出球阀球体后空冷。
[0028]在一种可能的实现方式中，对球阀球体表面抛光后，使球阀球体的表面粗糙度小于等于1.6μm。
[0029]在一种可能的实现方式中，钛材原料为钛或者钛合金，钛的牌号为TA2或F
‑
2，钛合金的牌号为TA10、F
‑
12或TA31。
[0030]在一种可能的实现方式中，球阀球体为直通式，球阀球体的口径在DN25～DN200范围内，球阀球体的直径在范围内。
[0031]在一种可能的实现方式中，离子氮化处理时使用的气体为氨气，氨气的纯度≥99.8％。
[0032]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0033]本专利技术实施例提供了一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，该方法通过去应力退火处理释放应力，然后在球阀球体表面抛光后对其实施稳定化处理，来保证球阀球体在后续的离子氮化过程中尺寸的稳定性，再通过控温的离子氮化处理来提升球阀球体的使用性能及结构稳定性，通过本专利技术的方法可以在球阀球体表面制备渗氮的硬化层，该硬化层可有效提高球阀球体的耐腐蚀性与耐磨性，进而提高球阀球体功能性与使用寿命。本专利技术提供的方法可以有效控制球阀球体在硬化过程中产生的变形，从而稳定球阀球体的圆度，进而保证球阀的密封性能。本专利技术的方法工艺流程相对简单，经济性好。表面硬化后的球阀球体可满足轻载荷、耐磨损、耐腐蚀工况的使用需求，延长了其使用寿命。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例提供的钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法的流程图。
[0036]图2为本专利技术实施例一提供的球阀球体的结构示意图。
[0037]图3为本专利技术实施例一提供的渗氮层显微组织图。
[0038]图4为本专利技术实施例一提供的渗氮层截面梯度硬度图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，其特征在于，包括：选取钛材原料，对钛材原料进行退火处理，并进行粗加工得到球坯；其中，钛材原料采用钛材棒料或钛材锻件；将球坯进行去应力退火处理，然后将球坯加工至产品尺寸，获得球阀球体；对球阀球体表面抛光，并进行稳定化处理；对稳定化处理后的球阀球体进行离子氮化处理，使球阀球体氮化后的圆度≤0.02mm，形成的渗氮层深度≥0.10mm，渗氮层表面硬度为500HV～1000HV。2.根据权利要求1所述的钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，其特征在于，所述对钛材原料进行退火处理包括：将钛材原料放入台车式电阻炉中进行退火处理；其中，退火处理时的温度在750～850℃范围内，退火时长为1～3h；退火处理完成后取出钛材原料后空冷。3.根据权利要求1所述的钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，其特征在于，所述将球坯进行去应力退火处理包括：将粗加工的球阀球体放入真空退火炉；控制真空退火炉中的真空度低于0.33Pa，并以1.5～2.5℃/min速率升温至550～600℃，然后在该温度范围下保温1～3h；使球坯随炉冷却到200℃以下；取出球阀球体后空冷。4.根据权利要求1所述的钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，其特征在于，所述稳定化处理包括：将球阀球体置于
‑
50～
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70℃的低温槽内，保持1～2h后取出并静置；待温度达到0℃以上时，将球阀球体放入烘箱中以1～1.5℃/min的速率升温至60～90℃，然后在该温度范围下保温1～2h。5.根据权利要求1所述的钛及钛合金的球阀球体表面的硬化方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李探军，程佳，杨永良，王晨华，赵祥，
申请(专利权)人：西安泵阀总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：